FPGAi2c实验.docx

1、FPGAi2c实验简介 这一节，我们来讲一讲有关IIC总线的实验，在硬件中，我们实用了24LC04，一个512字节的EEPROM。在NIOS II中，没有集成IIC接口，为了实现这一功能，我们有两种途径，一种就是自己写IP核或者移植别人的IP核，另一种方法就是通过IO口模拟IIC总线协议。我们这一节采用的方法是后者，通过IO口模拟IIC总线协议，以达到对24LC04控制读写的目的。 首先，我简单介绍一下IIC总线的原理，大家稍微了解一下。IIC(InterIntegrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和

2、时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。它在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，则判断为受

3、控单元出现故障。这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。下图就为IIC总线的时序图。简单介绍之后，我们就要开始实践一下了，开始吧硬件开发 首先，需要在软核中添加两个IO模块，并将其命名为SCL和SDA，其中，SCL为output建ports only（仅输出），SDA为Bidirection (tristate) port(双向)，建好以后，如下图所示 接下来，我们自动分配一下地址，编译。完成后，我们回到Quartus界面。然后我们来分配引脚，如下图所示 分配好管脚以后，我们运行TCL脚本文件，开始编译(Ctrl+L) 编译完成后，我们的硬件部分就结束了，接下来，就是我们

4、的软件开发部分了。软件开发 首先，我们打开NIOS II 9.0 IDE，然后进行编译（Ctrl+B）。 编译好以后，我们看一下system.h文件，看是否多出了SCL和SDA部分代码。跟我们预期的一样，system.h文件中出现了SCL和SDA部分代码，如下表所示/* * SCL configuration * */#define SCL_NAME /dev/SCL#define SCL_TYPE altera_avalon_pio#define SCL_BASE 0x00201060/* * SDA configuration * */#define SDA_NAME /dev/SDA#d

5、efine SDA_TYPE altera_avalon_pio#define SDA_BASE 0x00201070 在跟大家讨论过程中，我了解到很多人都想知道有关NIOS II自带的API的用法，所以，今天我就用这种方式来实现我们的程序。不过我还是推荐大家用我之前的方式编写程序，道理我已经说过了， 在此不再重复。下面我们在inc目录下建立一个iic.h文件，如下表所示#ifndef IIC_H_#define IIC_H_#define OUT 1#define IN 0typedef struct void (* write_byte)(unsigned short addr, unsi

6、gned char dat); unsigned char (* read_byte)(unsigned short addr);IIC;extern IIC iic;#endif /*IIC_H_*/接下来，我们需要在driver下建立iic.c文件，如下表所示#include #include #include #include system.h#include altera_avalon_pio_regs.h#include alt_types.h#include ./inc/iic.hstatic alt_u8 read_byte(alt_u16 addr);static void w

7、rite_byte(alt_u16 addr, alt_u8 dat);IIC iic = .write_byte = write_byte, .read_byte = read_byte;/* * = FUNCTION = * Name: start * Description: IIC启动 * = */static void start(void) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 1); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL

8、_BASE, 1); usleep(10); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 0); usleep(5);/* * = FUNCTION = * Name: uart_send_byte * Description: IIC停止 * = */static void stop(void) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 0); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0); u

9、sleep(10); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1); usleep(5); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 1); usleep(10);/* * = FUNCTION = * Name: ack * Description: IIC应答 * = */static void ack(void) alt_u8 tmp; IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, IN); us

10、leep(10); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1); usleep(5); tmp = IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE); usleep(5); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0); usleep(10); while(tmp);/* * = FUNCTION = * Name: iic_write * Description: IIC写一个字节 * = */void iic_write(alt_u8 dat) alt_u8 i, tmp; IOWR_ALT

11、ERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT); for(i=0; i8; i+) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0); usleep(5); tmp = (dat & 0x80) ? 1 : 0; dat = 1; IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, tmp); usleep(5); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1); usleep(10); /* * = FUNCTION = * Name: read * Descriptio

12、n: IIC读一个字节 * = */static alt_u8 iic_read(void) alt_u8 i, dat = 0; IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, IN); for(i=0; i8; i+) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0); usleep(10); IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1); usleep(5); dat 7) & 0xfe; start(); iic_write(cmd); ack(); iic_write(addr)

13、; ack(); iic_write(dat); ack(); stop(); /* * = FUNCTION = * Name: read_byte * Description: 从EEPROM读一个字节 * = */static alt_u8 read_byte(alt_u16 addr) alt_u8 cmd, dat; cmd = (0xa0 | (addr 7) & 0xfe; start(); iic_write(cmd); ack(); iic_write(addr); ack(); start(); cmd |= 0x01; start(); iic_write(cmd); a

14、ck(); dat = iic_read(); stop(); return dat;最后，我们来建立main.c函数#include #include ./inc/iic.h#include #include alt_types.halt_u8 write_buffer512, read_buffer512;int main() alt_u16 i, err; alt_u8 dat; printf(nWriting data to EEPROM!n); /写入512btye的数据，前256个数字为0到255，后256个数据为1 for(i=0; i512; i+) if(i256) dat

15、= i; else dat = 1; iic.write_byte(i, dat); write_bufferi = dat; printf(0x%02x , dat); usleep(10000); printf(nReading data from EEPROM!n); /将512byte数据读出来并打印 for(i=0; i512; i+) read_bufferi = iic.read_byte(i); printf(0x%02x , read_bufferi); usleep(1000); err = 0; printf(nVerifing data!n); /对比数据是否相同，如果

16、有不同，说明读写过程有错误 for(i=0; i512; i+) if(read_bufferi != write_bufferi) err +; if(err = 0) printf(nData write and read successfully!n); else printf(nData write and read failed!-%d errorsn, err); return 0; 程序很简单，大家只要对IIC总线有一定的了解就会明白的。 好的，这节的内容就讲到这，谢谢大家对我的支持。如果有问题，可以给我留言或者直接加入我们的NIOS技术高级群：107122106，也可以加我的qq：984597569