IIC时序详解
Verilog IIC通信实验笔记
Write by Gianttank
我实验的是 AT24C08的单字节读,单字节写,页读和页写,在高于3.3V系统中他的通信速率最高400KHZ的,我实验里用的是100KHZ的速率。图1是硬件原理图
图1
图2
图2是器件地址,我的原理图是A2接高。
IIC通信协议中要注意的地方:
1. 当时钟线SCL 高电平时,如果把数据线SDA 从高电平拉到低电平,则表示通信开始(START);如果把数据线SDA 从低电平拉到高电平,则表示通信结束(STOP)。SDA数据不变,视为数据采样。
2. 前一个STOP 结束后。与下一个START开始要保证5ms的间隔。
3. 页写有字节限制,而页读没有,可以一次读出所有的数据。
4. SDA信号在FPGA为接受方时要设置为高阻态。
5. 应答信号永远是接收方发送的,这个很重要,我就是卡在这里几天没找到原因。FPGA在读数据的时候,第9个周期是FPGA发低电平给EEPROM的。
图3为RTL视图
图3
引脚定义
信号名称 |
方向 |
描述 |
clk |
input |
50M的主时钟 |
rst_n |
input |
复位信号 |
sw1 |
input |
按键1 低电平有效 按下执行字节写 |
sw2 |
input |
按键2 低电平有效 按下执行字节读 |
sw3 |
input |
按键3 低电平有效 按下执行页写 |
sw4 |
input |
按键4 低电平有效 按下执行页写 |
SDA |
inout |
IIC数据端口 |
SCL |
output |
IIC时钟端口 |
leddata |
output |
数码管段选 |
ledcom |
output |
数码管位选 |
代码中分了两个模块,iic_com 模块除了执行和I2C 通信有关的代码设计外,还有按键检测部分,而ledshow 模块只是驱动数码管显示读出的数据。对于这个通信的过程,内部使用了一段式状态机进行设计。图4是状态机的状态图。具体每个状态见程序。
图4
1.字节写
图5
Modelsim后仿真的图
蓝色为sda数据线高阻态,fpga接受eeprom应答。写入数据88h。
2.字节读
图6
Modelsim后仿真的图
3.页写
图7
因为我只有8个数码管,所以我程序里的页写,页读都只有4个数据。
Modelsim后仿真的图
可以看到写入数据位21h,43h,65h,87h。
4.页读
图8
随机字节读和当前字节读都能触发页读,我只做了随机字节读
Modelsim后仿真的图
这里就是 应答是fpga应答给eeprom的。
最后希望这篇文档能帮助对IIC协议还不够了解的同学。
源程序在下一篇文章中。
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