基于vhdli2c總線控制核設(shè)計(jì)論文及實(shí)現(xiàn)-資料下載頁(yè)
2025-06-26 12:28本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)。I2C控制核（即I2C總線的主設(shè)備）在接收到DSP發(fā)送來(lái)的Start命令后，主設(shè)備進(jìn)入START狀態(tài)，并根據(jù)Read和Write命令，可以進(jìn)入READ或WRITE狀態(tài)。由于主機(jī)的讀、寫操作都是以字節(jié)進(jìn)行的，對(duì)應(yīng)8個(gè)周期的I2C總線讀/寫操作，故設(shè)置一個(gè)8字拍的計(jì)數(shù)器，使得READ或WRITE狀態(tài)能維持8個(gè)SCL周期。在完成字節(jié)讀或?qū)懖僮髦?，都將進(jìn)入ACK狀態(tài)。進(jìn)入ACK，標(biāo)志一個(gè)DSP的讀/寫命令已經(jīng)完成，因此發(fā)送中斷申請(qǐng)給DSP。在中斷服務(wù)程序中，DSP查詢狀態(tài)寄存器后，再發(fā)出下一個(gè)命令。這時(shí)I2C控制核，或者是轉(zhuǎn)移到IDLE，或者是轉(zhuǎn)移到STOP[4]。時(shí)序狀態(tài)機(jī)I2C_core模塊負(fù)責(zé)與視頻編碼器、解碼器的I2C接口，最終實(shí)現(xiàn)I2C總線信號(hào)SCL和SDA的啟動(dòng)、停止、讀、寫、確認(rèn)等具體操作的時(shí)序關(guān)系。其功能的實(shí)現(xiàn)主要由時(shí)序狀態(tài)來(lái)完成。根據(jù)I2C總線通信協(xié)議中SCL和SDA之間的時(shí)序關(guān)系，總線上包含兩種命令（Start/Restart,Stop）和兩種操作（Write，Read），時(shí)序關(guān)系如圖4所示。Start命令：在SCL為高電平時(shí)，SDA上出現(xiàn)一個(gè)下降沿。Stop命令：在SCL為高電平時(shí)，SDA上出現(xiàn)一個(gè)上升沿。Write操作：SDA只能在SCL為低電平時(shí)變化，在SCL為高電平時(shí)應(yīng)保持不變。Read操作：只能在SCL為高電平時(shí)，對(duì)SDA進(jìn)行采樣。為了敘述上的方便，每個(gè)命令狀態(tài)在時(shí)序上劃分為5個(gè)子狀態(tài)（A，B，C、D、IDLE）。I2C總線時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系如圖3所示，狀態(tài)劃分如圖4所示。在實(shí)際中為了更精確地控制時(shí)序，對(duì)命令時(shí)序進(jìn)行了更細(xì)的劃分。START和STOP分為7位子狀態(tài)（a～f,idle），WRITE和READ分為6個(gè)子狀態(tài)（a～e,idle）。這個(gè)“6”也就是為什么在公式（2）中分母上有一個(gè)“6”。SCL在Start命令的A狀態(tài)時(shí)，保持原有電平不變，而在B狀態(tài)時(shí)變?yōu)楦唠娖?，這樣就可以實(shí)現(xiàn)Restart命令。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)eclk由時(shí)鐘尺度因子分頻，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移的同步時(shí)鐘使能信號(hào)（eclk_en）。在eclk和eclk_en的控制下進(jìn)行狀態(tài)移轉(zhuǎn)，最后都轉(zhuǎn)移到空閑狀態(tài)（IDLE），并保持最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)的信號(hào)電平。圖4中標(biāo)注了每個(gè)命令的關(guān)鍵時(shí)刻。 中斷信號(hào)的處理機(jī)制I2C控制核作為I2C總線的主設(shè)備，是在DSP的控制下工作的。它采用中斷機(jī)制與DSP通道。當(dāng)一個(gè)讀寫命令完成后，主設(shè)備會(huì)向DSP發(fā)出一個(gè)中斷申請(qǐng)信號(hào)eint（上升沿有效）。在DSP的中斷服務(wù)程序中，置位命令寄存器的中斷響應(yīng)確認(rèn)位（i_ack_r=39。139。），使主設(shè)備清除其發(fā)出的中斷申請(qǐng)信號(hào)（eint=39。039。），而i_ack_r信號(hào)將在置位命令結(jié)束后的下一個(gè)時(shí)鐘上升沿自動(dòng)清除。這樣，可以允許主設(shè)備發(fā)出下一個(gè)中斷申請(qǐng)。 process(nReset,eclk)beginif(nReset=39。039。)thenint=39。039。i_ack_r=39。039。elsif(eclk39。vent and eclk=39。139。)thenif(nce=39。039。andnAwe=39。039。)thenif(core_en=39。139。and eadd=001)then寫入命令寄存器i_ack_r=cr(7)。寫入39。139。end if。elsei_ack_r=39。039。 自動(dòng)清除end if。int=cmd_done_ack and ien；end if。Eint=int and(not i_ack_r_。end process。命令碼 EDA綜合結(jié)果與結(jié)論使用Xilinx （synthesize）和實(shí)現(xiàn)（implement），目標(biāo)器件采用Xilinx公司的高密度系統(tǒng)級(jí)FPGAVirtex系列芯片v50cs1446。設(shè)計(jì)的總體等效門數(shù)為1844門。（Simulate PostPlace amp。 Route VHDL Module）的結(jié)果。其中，edat信號(hào)上“10010000”中的“1”依次是啟動(dòng)和寫命令；“01100001”中的“1”依次是停止、讀、中斷清除命令。從圖中可以看出，實(shí)現(xiàn)了從TMS320C6000 EMIF接口到I2C總線接口的轉(zhuǎn)換功能，并實(shí)現(xiàn)發(fā)中斷申請(qǐng)（eint=1）和清除中斷申請(qǐng)的功能，完成了I2C總線通信協(xié)議的啟動(dòng)、寫、確認(rèn)，讀、確認(rèn)、停止操作的時(shí)序[5]。 4結(jié)束語(yǔ)在I2C總線的應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)總結(jié)為以下幾點(diǎn) : 1） 嚴(yán)格按照時(shí)序圖的要求進(jìn)行操作。2） 若與口線上帶內(nèi)部上拉電阻的單片機(jī)接口連接，可以不外加上拉電阻。 3） 程序中為配合相應(yīng)的傳輸速率，在對(duì)口線操作的指令后可用NOP指令加一定的延時(shí)。 4） 為了減少意外的干擾信號(hào)將EEPROM內(nèi)的數(shù)據(jù)改寫可用外部寫保護(hù)引腳（如果有），或者在EEPROM內(nèi)部沒有用的空間寫入標(biāo)志字，每次上電時(shí)或復(fù)位時(shí)做一次檢測(cè)，判斷EEPROM是否被意外改寫。本設(shè)計(jì)在鄧?yán)蠋煹南ば闹笇?dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著鄧?yán)蠋煹男难秃顾?，學(xué)習(xí)期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向鄧?yán)蠋煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的課程設(shè)計(jì)論文順利完成。 參考文獻(xiàn)[1] 盧毅，賴杰. VHDL與數(shù)字電路設(shè)計(jì)［M］.北京：科學(xué)出版社，2001[2] 潘松VHDL實(shí)用教程［M］.成都：電子科技大學(xué)出版社，2000[3] 林敏，方穎立 VHDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與高層次綜合［M］. 北京：電子工業(yè)出版社，2002[4] 劉明業(yè). 集成電路/計(jì)算機(jī)硬件描述語(yǔ)言VHDL高等教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003年3月[5] 陳書開，王毅. 計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社,2004年4月[6] 黃欽勝. 計(jì)算機(jī)組成原理[M] .北京電子工業(yè)出版社， 2003[7] [M] .北京清華大學(xué)出版社， 1990[8] (第二版))[M] .北京科學(xué)出版社， 2000[9] [OL] .未知互聯(lián)網(wǎng)， 2004[10] 杜象元,[M] .南京南京大學(xué)出版社， 199425
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