毕业设计（论文）-利用vhdl语言在fpga上实现i2c总线控制器的功能

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1、哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）摘要随着微电子技术的发展，现场可编程逻辑门阵列FPGA（FieldProgrammableGateArray）可以实现数字电路系统设计的功能。尤其现场可编程逻辑门阵列FPGA具有集成度高的优点，受到工程界高度的重视。I2C总线以接口简单，成本底，可扩展性好在数字系统中得到了广泛的应用。硬件描述语言是数字系统高层设计的核心，是实现数字系统设计新方法的关键技术之一。本课题正是利用VHDL语言在FPGA上实现I2C总线控制器的功能。首先研究了I2C总线的规范，又简要介绍了QuartusⅡ设计环境以及FPGA的设计流程。在此基础上，重点介绍了I2C控制器的总体

2、设计方案，以及在QuartusⅡ平台上的时序仿真。关键词　QuartusII；I2C总线控制器；现场可编程逻辑门阵列；时序仿真-34-哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）AbstractWiththedevelopmentofmicroelectricandEDA(electronicdesignautomation)technology,FPGA(fieldprogrammablegatesarray)canrealizethefunctionofdigitalcircuitsystemdesign.FPGAhavethemeritoffiledprogrammabilityandHi

3、ghintegrationrate,thereforeishighlyrecognizedforengineering.I2Cbusiswidelyappliedinthedigitalsystemassimpleinterface,expedientuse,lowcostandgoodexpansibility.VHDLisconsideredasacoreofdigitalsystemdesignandakeytechniqueofimplementdigitalsystem.ThedesignrealizesthefunctionofI2CbusinterfaceontheFPGA.At

4、firstthethesisdeeplyresearchI2Cbusspecification,thenbrieflyintroducetheQuartusIIdesignenvironmentandthedesignmethod,aswellasFPGAdesignflow.Inthisfoundation,I2CbuscontrollerdesignschemeandthetimingsimulationunderQuartusIIisparticularlyintroduced.KeywordsQuartusII;I2Cbuscontroller;FPGA;timingsimulatio

5、n-34-哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII第1章绪论51.1课题背景51.2I2C总线的产生及发展61.3FPGA的现状与展望61.4相关工作6第2章I2C总线技术的研究82.1I2C总线的概念82.2I2C总线的传输92.2.1数据的有效性92.2.2I2C总线数据传送的开始和停止条件92.2.3I2C总线传输过程中的应答信号102.2.4I2C总线数据传送的重复开始条件112.2.5I2C总线的传输过程中的字节格式112.2.6I2C总线的器件子地址112.2.7I2C总线传输信号的时序122.3本章小结14第3章VHDL语言的基础知识153.1VH

6、DL语言的概述153.2VHDL语言的特点153.3VHDL语言的程序结构163.3.1VHDL程序的库163.3.2包集合163.3.3实体说明173.3.4构造体183.3.5配置183.4本章小结18第4章设计工具和设计方法194.1设计工具19-34-哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）4.2基于FPGA的数字电路的设计流程204.3本章小结21第5章I2C总线的功能设计225.1I2C总线完成的功能225.2用VHDL语言实现写操作时的串行转并行235.3用VHDL语言实现顺序读操作时的并行转串行235.4I2C总线控制器的顶层设计245.5本章小结25第6章I2C总线的硬件时

7、序仿真266.1器件的选择266.2硬件仿真276.2.1用VHDL语言实现写字节周期286.2.1用VHDL语言实现顺序读字节周期296.2.3用VHDL语言实现选择性读字节周期296.3本章小结30结论31致谢32参考文献33千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行-34-哈尔滨工业大学