I2C器件接口IP核的CPLD設(shè)計(jì)

1、I2C器件接口 IP核的CPLD設(shè)計(jì)摘要根據(jù)單片機(jī)2串行擴(kuò)展的特點(diǎn)，在軟件的環(huán)境下，利用語言，建 立核。此設(shè)計(jì)利用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，在給出設(shè)計(jì)的同時(shí)詳細(xì)說明核的建立過程， 并下載到芯片通過硬件試驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵詞可編程邏輯器件 2串行擴(kuò)展核由于數(shù)字設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的趨勢(shì)，將 出現(xiàn)針對(duì)不同層次的核。各個(gè)核可重復(fù)利用，可大大提高設(shè)計(jì)能力和效率。國(guó)外各大公司都推出了專門的核，我國(guó)也迫切需要發(fā)展自己的核。本文針對(duì)2的主方式串行擴(kuò)展通信的特點(diǎn)，詳細(xì)給出設(shè)計(jì)過程和結(jié)果1核簡(jiǎn)介核是指將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，如濾波器、控 制器、接口等等設(shè)計(jì)成可修改參數(shù)的模塊，讓其它用戶可以直接調(diào)用這些 模塊，以避免重復(fù)勞動(dòng)

2、。隨著的規(guī)模越來越大，設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，使用核是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。許多公司推薦使用現(xiàn)成的或經(jīng)過測(cè)試的宏功能模塊、核，用來增強(qiáng)已 有的的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)在進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)侯，這些宏功能模塊、核無疑將大大地減 少設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)及縮短開發(fā)周期使用這些宏功能模塊、核，就會(huì)將更多的時(shí)間和精力放在改善及提高 系統(tǒng)級(jí)的產(chǎn)品方面，而不需要重新開發(fā)現(xiàn)成的宏功能模塊、核。我國(guó)核庫的建設(shè)已相當(dāng)迫切，它是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。圖 12 傳輸原理圖 22 串行通信特點(diǎn)簡(jiǎn)介公司推出的 2 軟、硬件協(xié)議十分巧妙，在單主方式的 2 總線系統(tǒng)中，總線上只有一個(gè)單片機(jī)，其余都是帶 2 總線的外圍器件。由于總線上只有一個(gè)單片機(jī)成為主

3、節(jié)點(diǎn)，單片系統(tǒng)永遠(yuǎn)占據(jù)了總線，不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，主節(jié)點(diǎn)不必有自己的節(jié)點(diǎn)地址。只要每個(gè)外圍器件有自己的器件地址，兩根口線時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線就可以虛擬 2 總線接口。2 總線上的數(shù)據(jù)傳送如圖 1 所示?？偩€上傳送的每一幀數(shù)據(jù)均為 1 個(gè)字節(jié)。啟動(dòng)總線后，要求每傳送1 個(gè)字節(jié)后，對(duì)方回應(yīng)一個(gè)應(yīng)答位。在發(fā)送時(shí)，首先發(fā)送最高位。每次傳送開始有起始信號(hào)，結(jié)束時(shí)有停止信號(hào)。在總線傳送完 1 個(gè)字節(jié)后，可以通過對(duì)時(shí)鐘線的控制，使傳送暫停，這時(shí)可在應(yīng)答信號(hào)后使變低電平，控制總線暫停。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)要求總線暫停時(shí)亦可采用同樣的方法。圖 1 是向外圍 2 器件發(fā)送 01010011 和 01001001 這兩個(gè)數(shù)據(jù)的情況。3 在

4、環(huán)境下 2 串行擴(kuò)展核的建立是美國(guó)公司用于的軟件，范文先生網(wǎng)收集整理內(nèi)部有許多常用的宏單元，如計(jì)數(shù)器、四則運(yùn)算、各類邏輯門乃至、等。這些宏單元內(nèi)具體的參數(shù)都可以由用戶來自行設(shè)定，這就是上面提到的核形式。它避免了重復(fù)勞動(dòng)，提高了效率。以下將要設(shè)計(jì)的是下位機(jī)的核。的是公司開發(fā)的完全集成于中的一種模塊化高級(jí)語言，特別適合于描述復(fù)雜的組合邏輯、組運(yùn)算、狀態(tài)機(jī)和真值表。本文利用，直接生成核。設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是生成如圖 2 所示的。通過輸入數(shù)據(jù)來達(dá)到控制和的目的，將信號(hào)按要求的時(shí)序傳送給2 器件。設(shè)計(jì)思路是利用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)序。主要包括輸入數(shù)據(jù)鎖存、起始、數(shù)據(jù)傳輸、停止等狀態(tài)機(jī)。通過狀態(tài)機(jī)，在每一狀態(tài)下確定下

5、一狀態(tài)和是高電平或者低電平，通過這種方式實(shí)現(xiàn)了 2 所需要的每一種時(shí)序。由于使用的是，這種狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)起來非常方便，程序簡(jiǎn)潔明了。由于篇幅限制，僅介紹數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)機(jī)。狀態(tài)圖如圖 3 所示。以下程序中， _2 為發(fā)送允許暫存位； _ 為數(shù)據(jù)鎖存， 通過左移，最高位數(shù)據(jù) _7 為當(dāng)前將發(fā)送數(shù)據(jù)，存入 _ 。通過圖 3 對(duì)照程序， 可以看到發(fā)送一個(gè)利用狀態(tài)機(jī)數(shù)據(jù)位的詳細(xì)過程。程序清單如下_2-若"發(fā)送允許"，則將_7 作為當(dāng)前發(fā)送位_=_7;_=;=;=;-控 制 傳 輸 8 位 數(shù) 據(jù) 的 狀 態(tài) 機(jī) 0=>_2_3=_;-開 始 傳 送 數(shù) 據(jù)=;=1;=0;1=>

6、;=;=_;=1;1=>=;=_;=2;2=>_71=_60;- 數(shù) 據(jù) 左 移 ， 取 高 位_0=;_=;=;=_;=7-若 8 位傳完，則發(fā)應(yīng)答位；否則繼續(xù)=3;=0;3=>-發(fā)應(yīng)答位 =;=4;4=>=;=;=4;4=>=;=;=5;5=>=;=6;6=>=;=;=0;=+1;-傳輸完一位，已傳輸位數(shù)加一圖 4 為仿真結(jié)果。起始信號(hào)給出以后，傳輸2 個(gè) 8 位數(shù)據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)后跟一個(gè)應(yīng)答位，在輸送完第一個(gè)數(shù)據(jù)要求的情況下，暫停一段時(shí)間，再輸送第二個(gè)數(shù)據(jù)； 2個(gè)數(shù)據(jù)輸完以后，主機(jī)發(fā)出停止輸送要求，即給出停止信號(hào)。這些信號(hào)，在和上完全符合2 的時(shí)序要求。要使總線傳輸速率達(dá)到改進(jìn)后的規(guī)范，即400，因?yàn)楦鶕?jù)以上敘述，每發(fā)送 1 位數(shù)據(jù)需要4 個(gè)時(shí)鐘周期，所以所給的時(shí)鐘為 1600。圖 4 中為執(zhí)行信號(hào)，即它為高電平時(shí)，輸入數(shù)據(jù)70 有效；為發(fā)送使能信號(hào)，只有當(dāng)它為高電平時(shí)，方可輸送串行數(shù)據(jù)到外圍器件；為開始控制信號(hào)， 用于發(fā)生起始信號(hào)； 用于告知總線數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束， 發(fā)生停止信號(hào)。圖 4 仿真結(jié)果