多摩川编码器总结.docx

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1、2013.7多摩川编码器总结一、摘要基于CPLD和DSP实现CPLD与多摩川编码器的通讯，通过对编码器发送请求，得到编码器发回的数据并进行解码，得到绝对位置值。二、学习步骤：1、熟悉工作环境，掌握Modelsim以及Quartus的使用。2、阅读多摩川编码器的通讯协议。3、根据协议编写testbench，并在Modelsim上进行仿真调试。4、仿真通过后，通过Quartus编译后下载到CPLD上并与编码器通讯，实际情况下运行。5、完成各项要求的功能。6、对代码进行优化，尽可能减少资源占用。7、验收。三、总体结构结构分三部分：多摩川编码器，CPLD，DSP。1、编码器跟CPLD之间通过M

2、AX485电平转换进行连接。2、CPLD与DSP则通过总线进行连接（这一部分结构编写学长已经完成并且提供了端口连接）3、主要工作是CPLD的解码部分。四、通讯协议1、TS5668的技术指标：（物理层）精度：单圈精度:17位(131072)多圈精度:16位(65536)最高转速/(r·min-1)：6000】输出：差分NRZ编码二进制传输速度/Mbps：2.5发送、接收电路：差分形式通信方式：主从模式接口：3FG，4sig+，5sig-，7VCC，8DGND。4和5为差分信号接口。2、通信步骤如下图：（逻辑链路层）1）CPLD向编码器发送一个控制字CF2）3us后编码器返回数据包。3）C

3、PLD对数据包进行解码，并将得到的数据放在总线上，等待DSP获取。具体流程如下图：9/93、字的结构：下图分别为CF、DF、CRC字的结构。1）CF字的开始位为0，再是010的同步位，以及4位的控制位，1位奇偶校验位（对控制位进行奇偶校验），结束位为1，共十位。通过不同的DataIDcode可以实现不同的功能，具体功能如下表：2）SF该字包含错误信息，如编码错误和通讯警报。通过检测相应位置上的值，就可以确定编码器的工作状态是否正常。9/93）CRC进行CRC校验时，要对所有数据进行校验。计算时除掉每字的起始位和分隔符。4）数据传输正如CF介绍中提到，不同的CF控制命令会对应不同的数据结

4、构传输。主要有三类，而我们用的是DataID0，绝对数据传输。后面的空格表明没有数据传输。数据传输中，低位在前，高位在后，每一字都是以0开始以1结束。由于是17位精度编码器，DF2数据位的高7位都是0。五、需求分析1、启动DSP每隔60us向CPLD发送一个启动脉冲，CPLD捕捉到上升沿后开始向编码器发送CF请求命令。如果CPLD已经处于发送或接受状态，再接收到启动脉冲，不予响应。2、485使能由于CPLD与编码器的通讯需要MAX485进行电平转换，而MAX485是一个半双工器件，因此，需要提供一个端口控制485的使能端，决定485的读写控制。3、频率要求板子上提供10M频率的时钟，而

5、多摩川编码器的通讯协议需要2.5M频率时钟，因此9/9需要分频。4、异常情况分析考虑到传输过程中的异常情况（比如把“0”传输成“1”，或者反之），以及其他可能会出现的错误情况。1）编码器接受到错误的CF，给出了相应的回应。2）编码器接受到错误的CF，没有回应。3）编码器自身出现错误（在SF中会给出错误类型）。5、与DSP的通讯得到绝对位置值之后，需要将读取的结果发送给DSP，而这一过程需要提供一个端口使CPLD与DSP连接。六、整体设计1、流程图基于多摩川编码器的通讯协议以及需求分析，可以做出以下流程图。闲置有启动脉冲无响应或无正确响应发送CF正确完成一周期或错误结束一周期等待响应有正

6、确响应接收数据处理数据2、分配状态根据流程图，可以通过“状态机”来完成各个状态之间的切换，因此，分配状态为：Idle（闲置），Request（请求），Wait（等待），Receive（接收）四个状态。状态机的编写有一段式、两段式和三段式，这里状态比较简单，可以采用结构简单的一段式。（对于复杂的状态机，不推荐使用一段式）具体写法如下：9/9reg[1:0]stateparameterIdle=2'b00,Request=2'b01,Wait=2'b10,Receive=2'b11。…case(state)Idle:…Request:…Wait:…Receive:…3、闲置状态CPLD处于

7、闲置状态，等待DSP发送命令。当DSP发送启动脉冲后，CPLD检测到上升沿，即由闲置状态进入请求状态，同时，为请求状态做好初始化准备。而在其它状态检测到上升沿时，则不予响应。具体代码如下：1）检测启动脉冲always@(posedgestartorposedgestart_fg1)beginif(start==1)start_fg<=1'b1。if(start_fg1==1)start_fg<=1'b0。end2）状态更改并为请求状态做好初始化