(带有源代码)基于fpga的模拟i2c接口设计及实现

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1、word文档整理分享研究生课程设计论文题目：基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现课程名称：FPGA及片上系统SOPC应用任课教师：宋树祥（教授）殷严刚（讲师）学院：电子工程学院班　　级：12级电子与通信工程学　　号：2012011xxxx姓　　名：xxx2012年12月30日参考资料word文档整理分享目录1IIC总线特点及工作原理概述31．1IIC总线特点41．2IIC总线工作原理41．2．1总线的构成及信号类型41．2．2总线基本操作51．3控制字节61．4写操作61．5读操作61．67位的地址格式介绍72IIC模块的硬、软件设计9

2、2．1IIC模块硬件设计92．1．2分频模块设计(Division_1_500HZ)92．1．3IIC总线接口模块设计(IIC_Interface_Bus)102．1．4显示模块设计(Led_Seg_Display)102．1．5硬件模块总体设计思想及总体电路原理图112．2IIC模块的verilogHDL代码设计123IIC接口模块的功能实物测试（基于EP2C20Q240C8）144IIC接口模块设计的改进16参考文献17附录部分源代码18参考资料word文档整理分享基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现摘要：本文简述了IIC总线的特点

3、；介绍了基于FPGA的模拟IIC总线接口模块的设计思想；设计并编写了基于VerilogHDL语言来实现部分IIC总线接口功能的程序代码，同时给出了基于目标板的硬件实物测试图。关键词：IIC总线接口FPGAVerilogHDLEP2C20Q240C8在进行FPGA的开发时，利用EDA工具设计芯片实现系统的功能已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。IIC总线是Philips公司推出的双向两线串行通讯标准，具有接口线少、通讯效率高等特点。目前针对IIC总线的相关开发的资料

4、都是利用VHDL语言或AHDL语言实现的。本文设计的IIC总线模块是利用VerilogHDL语言来实现的。1IIC总线特点及工作原理概述IIC(Inter－IntegratedCircuit，内置集成电路总线)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。IIC总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了

5、系统的安全性，方便了管理。1．1IIC总线特点IIC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IIC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。IIC总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，参考资料word文档整理分享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。当然，在任何时间点上只能有一个主控。[1]1．2IIC总线工作原理1．2．1总线的

6、构成及信号类型图1具有多主机的IIC总线的系统结构IIC总线的系统结构如图1所示。IIC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC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，但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，IIC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，地址码用来选址，即接通需要控

7、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）及需要调整的量。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。[2]IIC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：参考资料word文档整理分享接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC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

8、后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，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。  目前有很多半导体集成电路上都集成了IIC接口。