基于fpga的模拟iic接口设计与实现

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1、所免生课程企丈课程名称基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现授课学期2012学年至2013学年第_学期学院电子工程学院专业电子与通信工程学号2012011603姓名任课教师交稿日期2013.01.10成绩阅读教师签名日期广西师范大学研宄生学院制基于FPGA的模拟I2C接口设计与实现摘要：本文论述了nc总线的基本协议，以及基于FPGA的模拟I2C总线接口模块的设计，在QuartusII软件中用VerilogHDL语言编写了部分I2C总线接门功能的程序代码，生成原理图模块。并连接好各个模块，进行丫时序仿真。最后，下载到FPGA的板运行测试。关键词：I2C接口F

2、PGAVerilog1课题研宄意义、现状及应用分析目前市场上主流的嵌入式设备主要是微处理器、DSP等，但FPGA以其独有的高抗干扰性、高安全性正在逐步取得开发公司的青睐，在FPGA上开发I2C势在必行。并且利用EDA工具设计芯片实现系统的功能，己经成为支撑电子设计的通用平台，并逐步向支持系统级的设计方向发展。模块化的设计思想在软件设计过程中越来越被重视。I2C总线是Philips公司推出的双向两线中行通讯标准，具有接口线少、通讯效率高等特点。因此，基于FPGA的I2C总线设计有着广泛的应用前景。2课题总体方案设计及功能模块介绍本设计主要分三大模块，分别是I

3、2C总线接口模块、按键输入控制模块、数码管显示模块。I2C总线模块集成YI2C协议用于和总线相接EEPROM的通信；按键输入控制模块用于控制I2C模块的页读、页写、字节读、字节写功能；数码管显示模块用于显示通过I2C总线读取EEPROM中的数据。3I2C接口设计原理I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering

4、)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。3.1总线的构成I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的中行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控1C之间、1C与1C之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，伹就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用來选址，即接

5、通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的景。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。I2C总线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1C在接收到8bit数据后，向发送数据的1C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

6、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，由判断为受控单元出现故障。4程序部分代码实现以及原理图分析4.1程序部分代码实现由于代码比较长，在这里我们只简要介绍输入输出接口变量。I2C模块可以划分为字节发送模块、字节接收模块、开始条件模块、停止条件模块。其中，字节发送模块、字节接收模块和停止条件模块为基木模块。在开始条件模块中，因为需要发送从器件地址，所以要调用字节发送模块。//I2C接口时序模拟部分moduleIIC_Interface_Bus（elk,rst_n，Syn_Sign,Byte_Write，Byte_Read，Page_W

7、rite,Page_Read，scl,sda，ackflag,outdata//AT24C08的地址和数据，根据硬件进行更改。'defineDEVICE.READ8’bl010_0001//被寻址器件地址（读操作）'defineDEVTCE.WRITE8fbl010_0000//被寻址器件地址（写操作）//写入EEPROM的数据8’d78//8’bO110—00100x628：（132//8湖10_00010x218^26//8^0100_00110x438’d79//8’b0110_01010x458,d43//8,bl000_01110x878’b00

8、00_0100//要写入/读出EEPROM'defineWRITE