• FPGA解析B码----连载4

    前言

        昨天已经写完将100个数据锁存到对应寄存器里面，下面就是解B码的过程。

    第一章：计算UTC时间

    1. (*noprune*)reg  [7:0]  utc_sec;
    2. (*noprune*)reg  [7:0]  utc_min;
    3. (*noprune*)reg  [7:0]  utc_hou;
    4. (*noprune*)reg  [9:0]  utc_day;
    5. (*noprune*)reg  [7:0]  utc_yea;
    6.  
    7. always@(posedge clk or negedge rst_n)
    8. begin
    9. 	if (rst_n == 1'b0)begin
    10. 		utc_sec <= 8'd0;
    11. 		utc_min <= 8'd0;
    12. 		utc_hou <= 8'd0;
    13. 		utc_day <= 10'd0;
    14. 		utc_yea <= 8'd0;
    15. 	end
    16. 	else if (bcodeflag == 1'b1)begin 
    17.          if(b_data_rec3 >= 4'd1)utc_sec[0] <= 1'b0;
    18. 		   if(b_data_rec3 >= 4'd2)utc_sec[0] <= 1'b1;
    19.          if(b_data_rec4 >= 4'd1)utc_sec[1] <= 1'b0;
    20. 		   if(b_data_rec4 >= 4'd2)utc_sec[1] <= 1'b1;
    21.          if(b_data_rec5 >= 4'd1)utc_sec[2] <= 1'b0;
    22. 		   if(b_data_rec5 >= 4'd2)utc_sec[2] <= 1'b1;
    23.          if(b_data_rec6 >= 4'd1)utc_sec[3] <= 1'b0;
    24. 		   if(b_data_rec6 >= 4'd2)utc_sec[3] <= 1'b1;		
    25.          if(b_data_rec8 >= 4'd1)utc_sec[4] <= 1'b0;
    26. 		   if(b_data_rec8 >= 4'd2)utc_sec[4] <= 1'b1;
    27.          if(b_data_rec9 >= 4'd1)utc_sec[5] <= 1'b0;
    28. 		   if(b_data_rec9 >= 4'd2)utc_sec[5] <= 1'b1;
    29.          if(b_data_rec10 >= 4'd1)utc_sec[6] <= 1'b0;
    30. 		   if(b_data_rec10 >= 4'd2)utc_sec[6] <= 1'b1;
    31. 			
    32.          if(b_data_rec12 >= 4'd1)utc_min[0] <= 1'b0;
    33. 		   if(b_data_rec12 >= 4'd2)utc_min[0] <= 1'b1;		 
    34.          if(b_data_rec13 >= 4'd1)utc_min[1] <= 1'b0;
    35. 		   if(b_data_rec13 >= 4'd2)utc_min[1] <= 1'b1; 
    36.          if(b_data_rec14 >= 4'd1)utc_min[2] <= 1'b0;
    37. 		   if(b_data_rec14 >= 4'd2)utc_min[2] <= 1'b1;		 
    38.          if(b_data_rec15 >= 4'd1)utc_min[3] <= 1'b0;
    39. 		   if(b_data_rec15 >= 4'd2)utc_min[3] <= 1'b1;		   	
    40.          if(b_data_rec17 >= 4'd1)utc_min[4] <= 1'b0;
    41. 		   if(b_data_rec17 >= 4'd2)utc_min[4] <= 1'b1;	
    42.          if(b_data_rec18 >= 4'd1)utc_min[5] <= 1'b0;
    43. 		   if(b_data_rec18 >= 4'd2)utc_min[5] <= 1'b1; 
    44.          if(b_data_rec19 >= 4'd1)utc_min[6] <= 1'b0;
    45. 		   if(b_data_rec19 >= 4'd2)utc_min[6] <= 1'b1;		 
    46.          if(b_data_rec20 >= 4'd1)utc_min[7] <= 1'b0;
    47. 		   if(b_data_rec20 >= 4'd2)utc_min[7] <= 1'b1;		
    48. 		
    49.          if(b_data_rec22 >= 4'd1)utc_hou[0] <= 1'b0;
    50. 		   if(b_data_rec22 >= 4'd2)utc_hou[0] <= 1'b1;		 
    51.          if(b_data_rec23 >= 4'd1)utc_hou[1] <= 1'b0;
    52. 		   if(b_data_rec23 >= 4'd2)utc_hou[1] <= 1'b1; 
    53.          if(b_data_rec24 >= 4'd1)utc_hou[2] <= 1'b0;
    54. 		   if(b_data_rec24 >= 4'd2)utc_hou[2] <= 1'b1;		 
    55.          if(b_data_rec25 >= 4'd1)utc_hou[3] <= 1'b0;
    56. 		   if(b_data_rec25 >= 4'd2)utc_hou[3] <= 1'b1;
    57.          if(b_data_rec27 >= 4'd1)utc_hou[4] <= 1'b0;
    58. 		   if(b_data_rec27 >= 4'd2)utc_hou[4] <= 1'b1;			
    59.          if(b_data_rec28 >= 4'd1)utc_hou[5] <= 1'b0;
    60. 		   if(b_data_rec28 >= 4'd2)utc_hou[5] <= 1'b1; 
    61.          if(b_data_rec29 >= 4'd1)utc_hou[6] <= 1'b0;
    62. 		   if(b_data_rec29 >= 4'd2)utc_hou[6] <= 1'b1;		 
    63.          if(b_data_rec30 >= 4'd1)utc_hou[7] <= 1'b0;
    64. 		   if(b_data_rec30 >= 4'd2)utc_hou[7] <= 1'b1;
    65. 	
    66.          if(b_data_rec32 >= 4'd1)utc_day[0] <= 1'b0;
    67. 		   if(b_data_rec32 >= 4'd2)utc_day[0] <= 1'b1;		 
    68.          if(b_data_rec33 >= 4'd1)utc_day[1] <= 1'b0;
    69. 		   if(b_data_rec33 >= 4'd2)utc_day[1] <= 1'b1; 
    70.          if(b_data_rec34 >= 4'd1)utc_day[2] <= 1'b0;
    71. 		   if(b_data_rec34 >= 4'd2)utc_day[2] <= 1'b1;		 
    72.          if(b_data_rec35 >= 4'd1)utc_day[3] <= 1'b0;
    73. 		   if(b_data_rec35 >= 4'd2)utc_day[3] <= 1'b1;
    74.          if(b_data_rec37 >= 4'd1)utc_day[4] <= 1'b0;
    75. 		   if(b_data_rec37 >= 4'd2)utc_day[4] <= 1'b1;			
    76.          if(b_data_rec38 >= 4'd1)utc_day[5] <= 1'b0;
    77. 		   if(b_data_rec38 >= 4'd2)utc_day[5] <= 1'b1; 
    78.          if(b_data_rec39 >= 4'd1)utc_day[6] <= 1'b0;
    79. 		   if(b_data_rec39 >= 4'd2)utc_day[6] <= 1'b1;		 
    80.          if(b_data_rec40 >= 4'd1)utc_day[7] <= 1'b0;
    81. 		   if(b_data_rec40 >= 4'd2)utc_day[7] <= 1'b1;
    82.          if(b_data_rec42 >= 4'd1)utc_day[8] <= 1'b0;
    83. 		   if(b_data_rec42 >= 4'd2)utc_day[8] <= 1'b1;		 
    84.          if(b_data_rec43 >= 4'd1)utc_day[9] <= 1'b0;
    85. 		   if(b_data_rec43 >= 4'd2)utc_day[9] <= 1'b1;
    86. 		
    87.          if(b_data_rec52 >= 4'd1)utc_yea[0] <= 1'b0;
    88. 		   if(b_data_rec52 >= 4'd2)utc_yea[0] <= 1'b1; 
    89.          if(b_data_rec53 >= 4'd1)utc_yea[1] <= 1'b0;
    90. 		   if(b_data_rec53 >= 4'd2)utc_yea[1] <= 1'b1;		 
    91.          if(b_data_rec54 >= 4'd1)utc_yea[2] <= 1'b0;
    92. 		   if(b_data_rec54 >= 4'd2)utc_yea[2] <= 1'b1;
    93.          if(b_data_rec55 >= 4'd1)utc_yea[3] <= 1'b0;
    94. 		   if(b_data_rec55 >= 4'd2)utc_yea[3] <= 1'b1;	
    95.          if(b_data_rec57 >= 4'd1)utc_yea[4] <= 1'b0;
    96. 		   if(b_data_rec57 >= 4'd2)utc_yea[4] <= 1'b1; 		
    97.          if(b_data_rec58 >= 4'd1)utc_yea[5] <= 1'b0;
    98. 		   if(b_data_rec58 >= 4'd2)utc_yea[5] <= 1'b1;
    99.          if(b_data_rec59 >= 4'd1)utc_yea[6] <= 1'b0;
    100. 		   if(b_data_rec59 >= 4'd2)utc_yea[6] <= 1'b1;
    101.          if(b_data_rec60 >= 4'd1)utc_yea[7] <= 1'b0;
    102. 		   if(b_data_rec60 >= 4'd2)utc_yea[7] <= 1'b1;
    103.    end		                  
    104. end

        前面锁存的信号为3,2,1和0信号，3代表P标志位，2代表高电平，1代表低电平。所以先将锁存器的值转化为01信号，判断完毕后，进行计算。

        注意：这里用的脉冲信号为bcodeflag，这个信号在采集到101个点的时候计算，并且没有时间卡点。因为B码的最后一位是不代表信息的，所以这个就不用过多考虑锁存不锁存的问题，所有的B码都是前面99个里面。

    1. reg        resettime3_en_d0; 
    2. reg        resettime3_en_d1; 
    3. wire       resettime3_falling_flag;
    4. wire       resettime3_rasing_flag;
    5. assign resettime3_falling_flag = (~resettime3_en_d0) & resettime3_en_d1;
    6. assign resettime3_rasing_flag  = (~resettime3_en_d1) & resettime3_en_d0;
    7. always @(posedge clk or negedge rst_n) begin         
    8.     if (!rst_n) begin
    9.         resettime3_en_d0 <= 1'b0;                                  
    10.         resettime3_en_d1 <= 1'b0; 
    11.     end                                                      
    12.     else begin                                               
    13.         resettime3_en_d0 <= bcodeflag;                               
    14.         resettime3_en_d1 <= resettime3_en_d0;		  
    15.     end
    16. end

        在bcodeflag的下降沿之后顺延一个周期，即判断完01之后，进行计算。

    1. (*noprune*)reg  [31:0] utc_SecondData;
    2. (*noprune*)reg  [31:0] utc_MinuteData;
    3. (*noprune*)reg  [31:0] utc_HourData;
    4. (*noprune*)reg  [31:0] utc_DayData;
    5. (*noprune*)reg  [31:0] utc_YearData;
    6. always@(posedge clk or negedge rst_n)
    7. begin
    8. 	if (rst_n == 1'b0)
    9. 		utc_SecondData <= 32'd0;
    10. 	else if (resettime3_falling_flag == 1'b1)begin 
    11. 		 utc_SecondData = utc_sec[0] + 2*utc_sec[1] + 4*utc_sec[2] + 8*utc_sec[3] 
    12. 						+(utc_sec[4] + 2*utc_sec[5] + 4*utc_sec[6])*10;	
    13. 							 
    14. 		 utc_MinuteData = utc_min[0] + 2*utc_min[1] + 4*utc_min[2] + 8*utc_min[3] 
    15. 					    +(utc_min[4] + 2*utc_min[5] + 4*utc_min[6] + 8*utc_min[7])*10; 
    16.  
    17.          utc_HourData  = utc_hou[0] + 2*utc_hou[1] + 4*utc_hou[2] + 8*utc_hou[3] 
    18. 					  +(utc_hou[4] + 2*utc_hou[5] + 4*utc_hou[6] + 8*utc_hou[7])*10; 
    19. 		 	 
    20. 	     utc_DayData   = utc_day[0] + 2*utc_day[1] + 4*utc_day[2] + 8*utc_day[3] 
    21. 					   +(utc_day[4] + 2*utc_day[5] + 4*utc_day[6] + 8*utc_day[7])*10
    22. 					   +(utc_day[8] + 2*utc_day[9])*100; 
    23.  
    24. 	     utc_YearData   = utc_yea[0] + 2*utc_yea[1] + 4*utc_yea[2] + 8*utc_yea[3] 
    25. 					   +(utc_yea[4] + 2*utc_yea[5] + 4*utc_yea[6] + 8*utc_yea[7])*10;							
    26. 							
    27.    end		                  
    28. end

        这样在最后一个脉宽的时候计算出对应的utc时间。

    第二章：波形验证

         接入B码后可以看出，cnt到100，然后变为101，但是在锁存之前变为0。之后再resetime3之后的下降沿，B码的秒时间可以看出是31s，而其他时间为14点28，而年对应为22，即2022年，验证后，天数为216天，即2022年8月4日。当然这仅仅验证了UTC时间的解码，其他的关键信息还没有提取出来。应该可以用同样的方法可以将其他信息放到一个寄存器中。

    第三章：存在的BUG

    1. always@(posedge clk or negedge rst_n)
    2. begin
    3. 	if (rst_n == 1'b0)
    4. 	    bcodebitcnt <= 8'd0;  
    5. 	else if (bpluse_falling_flag == 1)
    6. 	    bcodebitcnt <= bcodebitcnt + 1'b1; 
    7. 	else if (bcodereadyflag == 1)
    8. 	    bcodebitcnt <= 8'd3;
    9. 	else if (bcodebitcnt == 8'd101)
    10. 	    bcodebitcnt <= 0;
    11.    else 
    12. 	    bcodebitcnt <= bcodebitcnt; 	
    13. end
    14.  
    15. always@(posedge clk or negedge rst_n)
    16. begin
    17. 	if (rst_n == 1'b0)
    18. 	    bcodeflag	<= 1'd0;	
    19. 	else if (bpluse_falling_flag == 1)
    20. 	    bcodeflag	<= 1'd0;	
    21. 	else if (bcodebitcnt == 8'd101)
    22. 	    bcodeflag	<= 1'd1;
    23.    else 
    24. 	    bcodeflag	<= 1'd0;
    25. end

        这段代码输出两个量，一个是cnt，也就是没有锁存时，在B码的下降沿时，从0到100，锁存之后从3到100。另一个是bcodeflag，当下降沿来时等于0，当cnt等于101时变为1。这个地方问题就是没有锁存两个B码的P标志时，cnt也会变为101，这样bcodeflag也会变为1，也即utc时间也会计算，这个就比较麻烦了。

    第四章：1PPS怎么输出

        1PPS的上升沿和2个P标志中的第二个脉宽上升沿重合，这样必须判断出来两个P帧之后，在下一个1s中的时候，第2个B码的脉宽的上升沿处输出脉冲。现在考虑两种方案：

        （1）方案1：判断2个P标志之后，定时器开启，在995ms的时候输出1个flag，然后1005ms时输出0flag，然后将B码信号与这个flag与一下，那样输出的脉冲即为1PPS的上升沿。

        （2）方案2：判断2个P标志之后，在1sB码的之后的下一个1s的第一个P标志之后，输出1个flag，然后输出一定宽度的flag，然后将B码信号与这个flag与一下，也可以输出对应的1PPS脉冲的上升沿。

        先不考虑其他传递参数，仅仅考虑utc时间的话，在600ms左右能解出具体的utc时间，所以在下一个1pps之前，做好准备是没什么问题。

        出现以下问题需要解决：

        （1）B码在2个P标志位之后信号出现问题，B码在中间消失，之后B码继续出现。

        （2）B码在2个P标志位之后信号出现问题，B码间隔固定时间，即之后的P帧刚好对上，B码再次出现。

        所以感觉能锁存到2个P帧是关键，之后无论B码怎么消失，只要在下一个2个P帧到来时，给定高电平与B码与就行，所以选择第1个方案比较稳妥。

        至于B码消失，utc时间怎么解，这个需要再次考虑。

        所以按照第一个方案的思路解决1PPS的输出问题。

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