FPGA技術(shù)：學(xué)習(xí)IIC協(xié)議的五種狀態(tài)

FPGA技術(shù)：學(xué)習(xí)IIC協(xié)議的五種狀態(tài)二.IIC簡介IIC協(xié)議分為主機(jī)和從機(jī)，所有的請求都是由主機(jī)發(fā)出，從機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，從機(jī)是沒有辦法對主機(jī)進(jìn)行讀或?qū)懙摹IC協(xié)議共有兩根線，數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL，兩根線就可以完成所有的通信請求，簡直是太給力了。三.IIC協(xié)議終于到了IIC協(xié)議的部分。IIC協(xié)議簡單來說，共有五種狀態(tài)，這五種狀態(tài)的有序組合就組成了完整的IIC通信，學(xué)習(xí)IIC協(xié)議，就是學(xué)習(xí)這五種狀態(tài)?？臻e態(tài):

SCL和SDA都為高電平，不進(jìn)行通信的時(shí)候。起始態(tài)：在SCL為高電平的時(shí)候，將SDA拉低，主機(jī)通知從機(jī)，開始進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)傳輸態(tài)：數(shù)據(jù)傳輸態(tài)，又可以分為讀和寫兩個(gè)部分，過程都是一樣的，就合在一起了，都是在SCL為低電平的時(shí)候，SDA將數(shù)據(jù)發(fā)送，在SCL為高電平的時(shí)候，將數(shù)據(jù)接收。(非)應(yīng)答態(tài)：數(shù)據(jù)傳輸態(tài)完成后，必須接一個(gè)應(yīng)答態(tài)或者非應(yīng)答態(tài)，為了確定對方接收到了數(shù)據(jù)。在SCL為高電平的時(shí)候，檢測到SDA為低電平，則為應(yīng)答，否則為非應(yīng)答。停止態(tài)：一次數(shù)據(jù)傳輸完成，由主機(jī)發(fā)起，在SCL為高電平的時(shí)候，SDA由低電平變成高電平。了解了這五種狀態(tài)后，接下來就要學(xué)習(xí)如何使用這五種狀態(tài)來進(jìn)行讀寫操作了。(一)

IIC寫操作下面就是一個(gè)完整的寫操作，共包含三次數(shù)據(jù)傳輸態(tài)，第一次發(fā)送的是從機(jī)地址+0，第二次發(fā)送的是寄存器的地址，第三次寫的是數(shù)據(jù)，寫入寄存器中的數(shù)據(jù)。從機(jī)地址一般為7bit，與另外一bit共同組成8bit，0表示寫，1表示讀。(二）IIC讀操作讀操作要比寫操作復(fù)雜一點(diǎn)，需要的狀態(tài)多一些。一共有五個(gè)數(shù)據(jù)傳輸態(tài)，狀態(tài)圖如下了。上面的流程圖都是對從機(jī)的地址為7位以及從機(jī)的寄存器地址為8位的操作。四.Verilog代碼實(shí)現(xiàn)有了上面的各個(gè)狀態(tài)中，SDA和SCL的變換關(guān)系，以及讀寫的序列，就可以很方便的來寫程序啦。1.首先，當(dāng)然離不開狀態(tài)機(jī)，根據(jù)上面敘述的五種狀態(tài)，編寫狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)中，將數(shù)據(jù)傳輸態(tài)分成了讀和寫兩種狀態(tài)。有了各個(gè)狀態(tài)，操作SDA和SCL兩根線不是易如反掌嘛！/*IIC狀態(tài)*/localparamIIC_IDLE=6'b000_001;/*空閑態(tài)*/localparamIIC_START=6'b000_010;/*起始態(tài)*/localparamIIC_WRDATA=6'b000_100;/*寫數(shù)據(jù)態(tài)*/localparamIIC_RDDATA=6'b001_000;/*讀數(shù)據(jù)態(tài)*/localparamIIC_ACK=6'b010_000;/*應(yīng)答態(tài)*/localparamIIC_STOP=6'b100_000;/*停止態(tài)*/2.

狀態(tài)機(jī)的跳轉(zhuǎn)條件如下，跳轉(zhuǎn)條件和上面敘述的一樣。單獨(dú)看這個(gè)有點(diǎn)難懂，有些變量不明白其具體含義，可以結(jié)和仿真圖形和完整代碼進(jìn)行理解。/*狀態(tài)機(jī)*/always@(*)begincase(state)IIC_IDLE:if(IICWriteReq==1'b1||IICReadReq==1'b1)next_state<=IIC_START;elsenext_state<=IIC_IDLE;IIC_START:if(IICCnt==(IIC_Pre*'d2))next_state<=IIC_WRDATA;elsenext_state<=IIC_START;IIC_WRDATA:if(IICBitCnt=='d8&&IICCnt==IIC_Pre/4&&iicCLK==1'b0)next_state<=IIC_ACK;elsenext_state<=IIC_WRDATA;IIC_RDDATA:if(IICBitCnt=='d8&&IICCnt==IIC_Pre/4&&iicCLK==1'b0)next_state<=IIC_ACK;elsenext_state<=IIC_RDDATA;IIC_ACK:if(IICACKStopCnt=='d1&&IICCnt==IIC_Pre/4&&iicCLK==1'b0)if(IICSendBytes=='d3)if(IICWriteReq==1'b1)/*三個(gè)字節(jié)發(fā)送完成，進(jìn)入停止態(tài)*/next_state<=IIC_STOP;elsenext_state<=IIC_RDDATA;elseif(IICSendBytes=='d2&&IICReadReq==1'b1)next_state<=IIC_START;elseif(IICSendBytes=='d4)next_state<=IIC_STOP;elsenext_state<=IIC_WRDATA;elsenext_state<=IIC_ACK;IIC_STOP:if(IICACKStopCnt=='d1&&IICCnt==IIC_Pre/4&&iicCLK==1'b1)next_state<=IIC_IDLE;elsenext_state<=IIC_STOP;default:next_state<=IIC_IDLE;endcaseend各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)代碼，就不列舉出來啦，代碼總計(jì)280多行，也不算多。通過本IIC模塊，可以驅(qū)動OV5640攝像頭，MPU6050模塊和0.96寸OLED屏幕等等，后續(xù)會基于此模塊，來驅(qū)動這些外設(shè)。五.testbeach編寫還是按照流程走，編寫完模塊后，進(jìn)行一下仿真，還真有錯(cuò)誤，幸虧仿真了，哈哈哈。`timescale1ns/1psmoduletestbench();regclk;regrst;wireSDA;wireSCL;regIICWriteReq;regIICReadReq;wireIICWriteDone;wireIICReadDone;always#50clk=~clk;initialbeginclk=1'b1;rst=1'b1;IICWriteReq=1'b0;IICReadReq=1'b1;#100/*手動復(fù)位*/rst=1'b0;#100rst=1'b1;endalways@(posedgeclk)if(IICReadDone==1'b1)/*讀完成后，readReq為0，只進(jìn)行一次讀寫操作*/IICReadReq<=1'b0;elseIICReadReq<=IICReadReq;IIC_DriverIIC_DriverHP(.sys_clk(clk),/*系統(tǒng)時(shí)鐘*/.rst_n(rst),/*系統(tǒng)復(fù)位*/.IICSCL(SCL),/*IIC時(shí)鐘輸出*/.IICSDA(SDA),/*IIC數(shù)據(jù)線*/.IICSlave('h1234),.IICWriteReq(IICWriteReq),/*IIC寫寄存器請求*/.IICWriteDone(IICWriteDone),/*IIC寫寄存器完成*/.IICWriteData('h5a),/*IIC發(fā)送數(shù)據(jù)8bit的從機(jī)