IIC总线接口的顶层设计

小舍YZ · 发表于 2017-9-20 15:55:22

IIC总线接口的顶层设计

为了实现和IIC器件的通讯，该IIC接口一方面要通过数据总线与微处理器交换数据，接收来自微处理器的控制信号，命令与数据，实现IIC接口与微处理器的通讯，另一方面要通过IIC总线与IIC器件交换数据，发送IIC器件的数据和状态响应到微处理器，使它们之间能够进行通讯。

根据据总线接口要完成的功能，采用自上而下的设计方法，综合考虑，设计如下：
1、时钟分频模块，由于通常FPGA的系统外部时钟输入都很高，如50MHz，，而IIC总线接口协议规定数据传输速率在标准模式下为100Kbit/s，快速模式下为400 kbit/s及高速模式下为3.4 Mbit/s。为了能产生正确的数据传输时序，需要一时钟分频器对输入时钟进行分频，然后再作为时序控制器的时钟。通过该模块实现频率的可编程，产生总线工作时钟；
2、接收数据模块，接受来自微处理器的数据信号，同时输出一个使时序控制模块工作的触发信号，并反馈给处理器一个响应信号，告诉处理器，已经接收完数据；
3、时序控制模块，控制整个系统工作的时序，并把8位并行数据转换成串行
4、发送数据模块，反馈总线的工作信息；
5、输出缓冲器，是一个三态的缓冲器，可为总线时钟和数据信号提供开漏极输出；
6、寄存器组，包括了3个寄存器，各部分的信息如表4-1所示。

表4-1 IIC总线接口寄存器

小舍YZ · 发表于 2017-9-20 15:55:36

外部处理器发送出控制信号和地址信号，不同的地址信号指向不同的寄存器，进入不同的读写状态。当地址信号是00时，指向字地址寄存器，处理器进入读/写状态，把数据信号写入字地址寄存器或者从寄存器读出，当地址信号是01，10时，外部处理器分别读取数据寄存器和状态寄存器。

小舍YZ · 发表于 2017-9-20 15:55:52

parameter w_add=2'b00;//地址寄存器
parameter d_add=2'b01;//数据寄存器
parameter s_add=2'b10;//状态寄存器

小舍YZ · 发表于 2017-9-20 15:56:08

按照设计的要求，需要8位数据线，2位地址线，时钟线，复位，使能信号线，读写命令线，还有反馈信息的响应线以及一位串行时钟线和一位串行数据线。其详细的输入输出接口信号及其功能如表4-2所示，l表示信号低电位有效，在整个设计中都应用了这个规则，其中cs_l是芯片的使能信号，和clk信号是同步的，只有当它有效的时候，其它的地址、复位和命令信号才能启动。