基于VHDL的I2C总线控制核设计

文章摘要：SCL在Start命令的A状态时，保持原有电平不变，而在B状态时变为高电平，这样就可以实现Restart命令。系统时钟信号eclk由时钟尺度因子分频，得到状态转移的同步时钟使能信号（eclk_en）。在eclk和eclk_en的控制下进行状态移转，最后都转移到空闲状态（IDLE），并保持最后一个状态时的信号电平。图4中标注了每个命令的关键时刻。 3 中断信号的处理机制 I2C控制核作为I2C总线的主设备，是在DSP的控制下工作的。它采用中断机制与DSP通道。当一个读写命令完成后，主设备会向DSP发出一个中断申请信号eint（上升沿有效）。在DSP的中断服务程序中，置位命令寄存器的中断响应确认位

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SCL在Start命令的A状态时，保持原有电平不变，而在B状态时变为高电平，这样就可以实现Restart命令。系统时钟信号eclk由时钟尺度因子分频，得到状态转移的同步时钟使能信号（eclk_en）。在eclk和eclk_en的控制下进行状态移转，最后都转移到空闲状态（IDLE），并保持最后一个状态时的信号电平。图4中标注了每个命令的关键时刻。

3 中断信号的处理机制

I2C控制核作为I2C总线的主设备，是在DSP的控制下工作的。它采用中断机制与DSP通道。当一个读写命令完成后，主设备会向DSP发出一个中断申请信号eint（上升沿有效）。在DSP的中断服务程序中，置位命令寄存器的中断响应确认位（i_ack_r='1'），使主设备清除其发出的中断申请信号（eint='0'），而i_ack_r信号将在置位命令结束后的下一个时钟上升沿自动清除。这样，可以允许主设备发出下一个中断申请。

图5

process(nReset,eclk)

begin

if(nReset='0')then

int<='0';i_ack_r<='0';

elsif(eclk'vent and eclk='1')then

if(nce='0'andnAwe='0')then

if(core_en='1'and eadd="001")then

--写入命令寄存器

i_ack_r<=cr(7);--写入'1'

end if;

else

i_ack_r<='0'; --自动清除

end if;

int<=cmd_done_ack and ien；

end if;

Eint<=int and(not i_ack_r_;

end process;命令码

4 EDA综合结果与结论

使用Xilinx ISE6.1对I2C核的VHDL描述进行综合（synthesize）和实现（implement），目标器件采用Xilinx公司的高密度系统级FPGA-Virtex系列芯片v50cs144-6。设计的总体等效门数为1844门，系统时钟的最大频率为120.758MHz。图5为使用ModelsimXE5.6a对在目标器件上布局布线后的VHDL模块进行仿真（Simulate Post-Place & Route VHDL Module）的结果。其中，edat信号上“10010000”中的“1”依次是启动和写命令；“01100001”中的“1”依次是停止、读、中断清除命令。从图中可以看出，实现了从TMS320C6000 EMIF接口到I2C总线接口的转换功能，并实现发中断申请（eint=1）和清除中断申请的功能，完成了I2C总线通信协议的启动、写、确认，读、确认、停止操作的时序。

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