SCCB协议

1、协议内容

SCCB协议常用于vo系列的摄像头的寄存器配置中,是有IIC协议演变而来。本来,本人接触这个协议也是想配置摄像头用于摄像模块。但是,由于配置寄存器实在是太多,而且需要找的资料也比较多,就放弃了,以后有时间再去完成吧。现在先将SCCB协议的设计过程记录下来,方便以后查找。

SCCB协议的内容和IIC协议的内容大致相似。有开始位、数据位和结束位。只不过开始位和结束位的形式还是有所不同的。当然,这里指的是双线的SCCB协议,至于三线的协议,只是了解过,感兴趣可以在网上查一下。

这里是一相数据的简图(图中应该有九个数据,由于前期理解不到位认为是八个)。可以看到除了开始位和结束位发生了“错位”,其他的类型和IIC基本一样。

在SCCB中,一次完整的传输不是以一相为单位的,而是两相或三相为单位的。两相是用于读取数据,而三相则是用于写入数据。

这是设计时画的状态机简图,还是比较简单的,七个状态单个循环就可以实现。具体的时间间隔在代码中有,可以从数据手册中可以找到最小值。这里不做过多的细节介绍。

同理,写操作还要比读简单,只需要一次三相操作即可。只需要将状态机的状态数减为4,将数据传输状态的有两相改为三相即可。这里在代码中会有具体的体现。

2、FPGA设计(verilog)

从前面的简介看还是比较简单的,但是细节还是比较多,下面给一张细节图供后续的设计。

前面提到了使用状态机实现,自然需要构建状态机。

module sccb_read (
input clk,
input rst_n,
input work,
output work_end, input sio_din,
output reg sio_dcr,
output reg sio_c,
output reg sio_dout,
output reg [7:0] data_get
);
localparam D3000=3000;
localparam D1500=D3000/2;
localparam Cnt_D1500=D1500/20;
localparam Cnt_D3000=D3000/20;
localparam T54000n=Cnt_D3000*19;
localparam T15000n=Cnt_D3000*10;
localparam S1=4'd0;
localparam S2=4'd1;
localparam S3=4'd2;
localparam S4=4'd3;
localparam S5=4'd4;
localparam S6=4'd5;
localparam S7=4'd6;
wire [8:0] id;
wire [8:0] ad;
wire [8:0] id2;
assign id={8'h42,1'b0};
assign ad={8'h03,1'b0};
assign id2={8'h43,1'b0}; reg [3:0] state_now;
reg [3:0] state_nxt;
reg [7:0] cnt_wait;
reg [7:0] cnt_start;
reg [11:0] cnt_data;
reg [11:0] cnt_stop;
reg [7:0] cnt_start2;
reg [11:0] cnt_data2;
reg [11:0] cnt_stop2; reg [4:0] cnt_site;
reg [7:0] cnt_clk;
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
state_now<=S1;
end
else begin
case(state_now)
S1: if(work && cnt_wait==Cnt_D3000-1'b1)state_now<=state_nxt;
S2: if(cnt_start==Cnt_D3000-1'b1)state_now<=state_nxt;
S3: if(cnt_data==T54000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
S4: if(cnt_stop==T15000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
S5: if(cnt_start2==Cnt_D3000-1'b1)state_now<=state_nxt;
S6: if(cnt_data2==T54000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
S7: if(cnt_stop2==T15000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
endcase
end
end
always@(*)begin
case(state_now)
S1: state_nxt<=S2;
S2: state_nxt<=S3;
S3: state_nxt<=S4;
S4: state_nxt<=S5;
S5: state_nxt<=S6;
S6: state_nxt<=S7;
S7: state_nxt<=S1;
endcase
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_wait<=1'b0;
end
else if(cnt_wait==Cnt_D3000)begin
cnt_wait<=1'b0;
end
else if(state_now==S1 )begin
if(work)begin
cnt_wait<=cnt_wait+1'b1;
end
end
else begin
cnt_wait<=1'b0;
end end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_start<=1'b0;
end
else if(cnt_start==Cnt_D3000-1'b1) begin
cnt_start<=1'b0;
end
else if(state_now==S2)begin
cnt_start<=cnt_start+1'b1;
end
else begin
cnt_start<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_data<=1'b0;
end
else if(cnt_data==T54000n -1'b1)begin
cnt_data<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 ) begin
cnt_data<=cnt_data+1'b1;
end
else begin
cnt_data<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_stop<=1'b0;
end
else if(cnt_stop==T15000n-1'b1) begin
cnt_stop<=1'b0;
end
else if(state_now==S4)begin
cnt_stop<=cnt_stop+1'b1;
end
else begin
cnt_stop<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_start2<=1'b0;
end
else if(cnt_start2==Cnt_D3000-1'b1) begin
cnt_start2<=1'b0;
end
else if(state_now==S5)begin
cnt_start2<=cnt_start2+1'b1;
end
else begin
cnt_start2<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_data2<=1'b0;
end
else if(cnt_data2==T54000n -1'b1)begin
cnt_data2<=1'b0;
end
else if(state_now==S6 ) begin
cnt_data2<=cnt_data2+1'b1;
end
else begin
cnt_data2<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_stop2<=1'b0;
end
else if(cnt_stop2==T15000n-1'b1) begin
cnt_stop2<=1'b0;
end
else if(state_now==S7)begin
cnt_stop2<=cnt_stop2+1'b1;
end
else begin
cnt_stop2<=1'b0;
end
end

这里是状态机的主体部分和驱动部分。由于这个协议的时间是有具体的要求,所以这里所有的状态转化都是基于特定的时间长度来构建的,而不是采用控制方式。除了第一个状态是需要外部驱动,其他的状态都是可以基于时间自行运转的,这也简化了后续的仿真时的难度。那个部分的状态不对可以直接对应到时间上,而不是去判断多个判断信号。本人认为这段代码还是比较基础的,就没有加上注释。

always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_clk<=1'b0;
end
else if(cnt_clk==Cnt_D1500-1'b1)begin
cnt_clk<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 || state_now== S6) begin
cnt_clk<=cnt_clk+1'b1;
end
else begin
cnt_clk<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_c<=1'b1;
end
else begin
case(state_now)
S1:sio_c<=1'b1;
S2:sio_c<=1'b1;
S3:if(cnt_clk==Cnt_D1500-1'b1)sio_c=~sio_c;
S4:sio_c<=1'b1;
S5:sio_c<=1'b1;
S6:if(cnt_clk==Cnt_D1500-1'b1)sio_c=~sio_c;
S7:sio_c<=1'b1;
endcase
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_site<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 || state_now==S6) begin
if(cnt_clk==Cnt_D1500/2-1'b1 && sio_c==1'b0 )begin
cnt_site<=cnt_site+1'b1;
end
else begin
cnt_site<=cnt_site;
end
end
else begin
cnt_site<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_dout<=1'b1;
end
else begin
case(state_now)
S1:sio_dout<=1'b1;
S2:if(cnt_start==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b0;
S3:begin
case(cnt_site)
5'd0:sio_dout<=sio_dout;
5'd1:sio_dout<=id[8];
5'd2:sio_dout<=id[7];
5'd3:sio_dout<=id[6];
5'd4:sio_dout<=id[5];
5'd5:sio_dout<=id[4];
5'd6:sio_dout<=id[3];
5'd7:sio_dout<=id[2];
5'd8:sio_dout<=id[1];
5'd9:sio_dout<=id[0];
5'd10:sio_dout<=ad[8];
5'd11:sio_dout<=ad[7];
5'd12:sio_dout<=ad[6];
5'd13:sio_dout<=ad[5];
5'd14:sio_dout<=ad[4];
5'd15:sio_dout<=ad[3];
5'd16:sio_dout<=ad[2];
5'd17:sio_dout<=ad[1];
5'd18:sio_dout<=ad[0];
5'd19:sio_dout<=1'b0;
default:sio_dout<=sio_dout;
endcase
end
S4:if(cnt_stop==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b1;
S5:if(cnt_start2==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b0;
S6:begin
case(cnt_site)
5'd0:sio_dout<=sio_dout;
5'd1:sio_dout<=id2[8];
5'd2:sio_dout<=id2[7];
5'd3:sio_dout<=id2[6];
5'd4:sio_dout<=id2[5];
5'd5:sio_dout<=id2[4];
5'd6:sio_dout<=id2[3];
5'd7:sio_dout<=id2[2];
5'd8:sio_dout<=id2[1];
5'd9:sio_dout<=id2[0];
5'd18:sio_dout<=1'b1;
5'd19:sio_dout<=1'b0;
default:sio_dout<=sio_dout;
endcase
end
S7:if(cnt_stop2==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b1;
endcase
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_dcr<=1'b1;
end
else begin
case(state_now)
S1:sio_dcr<=1'b1;
S2,S3,S4,S5,S7:sio_dcr<=1'b1;
S6:if(5'd9<cnt_site && cnt_site<5'd18)sio_dcr<=1'b0;else sio_dcr<=1'b1;
endcase
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
data_get<=8'b1111_1111;
end
else if(state_now==S6 && cnt_clk==Cnt_D1500/2-1'b1 && sio_c==1'b1 ) begin
case(cnt_site)
5'd10: data_get[7]<=sio_din;
5'd11: data_get[6]<=sio_din;
5'd12: data_get[5]<=sio_din;
5'd13: data_get[4]<=sio_din;
5'd14: data_get[3]<=sio_din;
5'd15: data_get[2]<=sio_din;
5'd16: data_get[1]<=sio_din;
5'd17: data_get[0]<=sio_din;
endcase
end
end
assign work_end=(state_now==S7 && cnt_stop2==T15000n-1'b1);
endmodule

这段代码则是有了状态机的基础上,针对所需的输出,构建的输出模型。具体的比较复杂,我也记不大清楚细节。大致看一下,最好自己写。这是SCCB实现的关键逻辑。

至于写模块就是这个模块的删减和增加,直接上代码即可:

module sccb_write (
input clk,
input rst_n,
input work,
input [15:0] data_sum,
output work_end,
// input sio_din,
output reg sio_dcr,
output reg sio_c,
output reg sio_dout
);
localparam D3000=3000;
localparam D1500=D3000/2;
localparam Cnt_D1500=D1500/20;
localparam Cnt_D3000=D3000/20;
localparam T81000n=Cnt_D3000*28;
localparam T15000n=Cnt_D3000*10;
localparam S1=4'd0;
localparam S2=4'd1;
localparam S3=4'd2;
localparam S4=4'd3;
wire [8:0] id;
wire [8:0] ad;
wire [8:0] da;
assign id={8'h42,1'b0};
assign ad={data_sum[15:8],1'b0};
assign da={data_sum[7:0],1'b0};
reg [1:0] state_now;
reg [1:0] state_nxt;
reg [7:0] cnt_wait;
reg [7:0] cnt_start;
reg [14:0] cnt_data;
reg [11:0] cnt_stop; reg [4:0] cnt_site;
reg [7:0] cnt_clk;
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
state_now<=S1;
end
else begin
case(state_now)
S1: if(work && cnt_wait==Cnt_D3000-1'b1)state_now<=state_nxt;
S2: if(cnt_start==Cnt_D3000-1'b1)state_now<=state_nxt;
S3: if(cnt_data==T81000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
S4: if(cnt_stop==T15000n-1'b1)state_now<=state_nxt;
endcase
end
end
always@(*)begin
case(state_now)
S1: state_nxt<=S2;
S2: state_nxt<=S3;
S3: state_nxt<=S4;
S4: state_nxt<=S1;
endcase
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_wait<=1'b0;
end
else if(cnt_wait==Cnt_D3000)begin
cnt_wait<=1'b0;
end
else if(state_now==S1 )begin
if(work)begin
cnt_wait<=cnt_wait+1'b1;
end
end
else begin
cnt_wait<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_start<=1'b0;
end
else if(cnt_start==Cnt_D3000-1'b1) begin
cnt_start<=1'b0;
end
else if(state_now==S2)begin
cnt_start<=cnt_start+1'b1;
end
else begin
cnt_start<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_data<=1'b0;
end
else if(cnt_data==T81000n -1'b1)begin
cnt_data<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 ) begin
cnt_data<=cnt_data+1'b1;
end
else begin
cnt_data<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_stop<=1'b0;
end
else if(cnt_stop==T15000n-1'b1) begin
cnt_stop<=1'b0;
end
else if(state_now==S4)begin
cnt_stop<=cnt_stop+1'b1;
end
else begin
cnt_stop<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_clk<=1'b0;
end
else if(cnt_clk==Cnt_D1500-1'b1)begin
cnt_clk<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 ) begin
cnt_clk<=cnt_clk+1'b1;
end
else begin
cnt_clk<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_c<=1'b1;
end
else begin
case(state_now)
S1:sio_c<=1'b1;
S2:sio_c<=1'b1;
S3:if(cnt_clk==Cnt_D1500-1'b1)sio_c=~sio_c;
S4:sio_c<=1'b1;
endcase
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_site<=1'b0;
end
else if(state_now==S3 ) begin
if(cnt_clk==Cnt_D1500/2-1'b1 && sio_c==1'b0 )begin
cnt_site<=cnt_site+1'b1;
end
else begin
cnt_site<=cnt_site;
end
end
else begin
cnt_site<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_dout<=1'b1;
end
else begin
case(state_now)
S1:sio_dout<=1'b1;
S2:if(cnt_start==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b0;
S3:begin
case(cnt_site)
5'd0:sio_dout<=sio_dout;
5'd1:sio_dout<=id[8];
5'd2:sio_dout<=id[7];
5'd3:sio_dout<=id[6];
5'd4:sio_dout<=id[5];
5'd5:sio_dout<=id[4];
5'd6:sio_dout<=id[3];
5'd7:sio_dout<=id[2];
5'd8:sio_dout<=id[1];
5'd9:sio_dout<=id[0];
5'd10:sio_dout<=ad[8];
5'd11:sio_dout<=ad[7];
5'd12:sio_dout<=ad[6];
5'd13:sio_dout<=ad[5];
5'd14:sio_dout<=ad[4];
5'd15:sio_dout<=ad[3];
5'd16:sio_dout<=ad[2];
5'd17:sio_dout<=ad[1];
5'd18:sio_dout<=ad[0];
5'd19:sio_dout<=da[8];
5'd20:sio_dout<=da[7];
5'd21:sio_dout<=da[6];
5'd22:sio_dout<=da[7];
5'd23:sio_dout<=da[4];
5'd24:sio_dout<=da[3];
5'd25:sio_dout<=da[2];
5'd26:sio_dout<=da[1];
5'd27:sio_dout<=da[0];
5'd28:sio_dout<=1'b0;
default:sio_dout<=sio_dout;
endcase
end
S4:if(cnt_stop==Cnt_D1500-1'b1)sio_dout<=1'b1;
endcase
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
sio_dcr<=1'b0;
end
else if(work) begin
sio_dcr<=1'b1;
end
else begin
sio_dcr<=1'b1;
end
end
assign work_end=(state_now==S4 && cnt_stop==T15000n-1'b1);
endmodule

实现的功能就是一次数据写入。

然后是顶层的模块:

module vo(
input clk,
input rst_n, inout sio_d,
output sio_c,
output pwdn,
output reset,
output xclk, output [7:0] data_get
);
reg work_r;
reg work_w;
wire sio_din;
wire work_end_r;
wire work_end_w;
wire sio_dcr;
wire sio_dcr_r;
wire sio_dcr_w;
wire sio_dout;
wire sio_dout_r;
wire sio_dout_w;
wire sio_c_r;
wire sio_c_w;
reg [15:0] data_sum; wire locked;
assign sio_d = (sio_dcr) ? sio_dout : 1'bz;
assign sio_din = sio_d; assign sio_dout = sio_dout_r & sio_dout_w;
assign sio_c = sio_c_r & sio_c_w;
assign sio_dcr = sio_dcr_r & sio_dcr_w; assign pwdn=1'b0;
assign reset=1'b1;
reg [7:0] cnt_work; always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
cnt_work<=1'b0;
end
else if(cnt_work==8'd11)begin
cnt_work<=8'd11;
end
else if(cnt_work==8'd10 && work_end_r)begin
cnt_work<=8'd11;
end
else if(work_end_w)begin
cnt_work<=cnt_work+1'b1;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
work_w<=1'b0;
end
else if(cnt_work<8'd10 && locked) begin
work_w<=1'b1;
end
else begin
work_w<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
work_r<=1'b0;
end
else if(cnt_work==8'd10 && locked)begin
work_r<=1'b1;
end
else begin
work_r<=1'b0;
end
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
data_sum<=16'h1280;
end
else begin
case(cnt_work)
8'd0:data_sum<=16'h1280; // reset sccb reg
8'd1:data_sum<=16'h1101; // raw data half clk
8'd2:data_sum<=16'h3a04; //
8'd3:data_sum<=16'h1201; //
8'd4:data_sum<=16'h1716;
8'd5:data_sum<=16'h1804;
8'd6:data_sum<=16'h1902;
8'd7:data_sum<=16'h1a7b;
8'd8:data_sum<=16'h3280;
8'd9:data_sum<=16'h0306;
default:data_sum<=data_sum;
endcase
end
end
pll pll_1(
.areset(~rst_n),
.inclk0(clk),
.c0(xclk),
.locked(locked)
);
sccb_write m1(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.work(work_w),
.data_sum(data_sum),
.work_end(work_end_w),
// input sio_din,
.sio_dcr(sio_dcr_w),
.sio_c(sio_c_w),
.sio_dout(sio_dout_w)
);
sccb_read m2(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.work(work_r),
.work_end(work_end_r), .sio_din(sio_din),
.sio_dcr(sio_dcr_r),
.sio_c(sio_c_r),
.sio_dout(sio_dout_r),
.data_get(data_get) );

本来顶层模块最好不要写逻辑,但是由于只是个人尝试,前期为了省事就在顶层里写了执行循环的模块。这就直接导致后期就不想移动代码。最后就成了这个样子。将就着用吧,本来就是用于测试一下的。

这个顶层的执行模块就是执行十次写数据和一次读数据。值得注意的是关于双向口的编写。这也是在前面读数据模块中会有sio_din,sio_dout,sio_dcr三个输入输出。这是用于模仿三态门。

3、实际结果

由于篇幅有限,仿真文件就不附上了。关于inout的仿真这里简单的说一下。

要在激励文件中设计inout,就要明白对应关系。使用同样的方法将inout转化为一个input、一个output和一个控制位。在这里如果想要完全模拟SCCB的从机,需要使用复杂的逻辑来判断读取和写入的状态。但是,如果只是想要简单地了解自己的设计是否成功,只需要将其强制为接受状态就行。

结果的话就展示一下modelsim的仿真图。

这部分是读的时序逻辑。

这部分是写的逻辑,由于修改模块输入后没有修改激励的输出,所以地址位和数据位是没有值的。

这是顶层模块的结果图。

在实际的板级测试时,数据基本上写读一致。由于只是测试了几个寄存器,也不确定是不是所有的都可行,这里就到此为止了。以后有时间可以应用到摄像头上。

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  3. OV7725学习之SCCB协议(一)

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  4. 集成基于OAuth协议的单点登陆

    在之前的一篇文章中,我们已经介绍了如何为一个应用添加对CAS协议的支持,进而使得我们的应用可以与所有基于CAS协议的单点登陆服务通讯.但是现在的单点登陆服务实际上并不全是通过实现CAS协议来完成的.例 ...

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  6. 基于Z-WAVE 协议的LED智能照明系统的研究笔记

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  7. 基于UDP协议模拟的一个TCP协议传输系统

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  8. 性能测试总结工作总结-基于WebService协议脚本 内置函数手动编写

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  9. 网络编程——基于TCP协议的Socket编程,基于UDP协议的Socket编程

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  10. 基于XMPP协议的Android即时通信系

    以前做过一个基于XMPP协议的聊天社交软件,总结了一下.发出来. 设计基于开源的XMPP即时通信协议,采用C/S体系结构,通过GPRS无线网络用TCP协议连接到服务器,以架设开源的Openfn'e服务 ...

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