总结在学习关于IIC的时序遇到的问题。

gsy8023 · 发表于 2016-2-29 13:03:28

一、IIC的时序很简单，主要有：
（1）起始信号S：是在SCL信号为高电平期间，信号SDA由1变为0，代表着数据开始要传输，注意：SCL信号和SDA信号在空闲的时候为高电平。
（2）停止信号P：是在SCL信号为高电平期间，信号SDA由0变为1，代表着数据传输完成；
（3）数据传输：在 I2C 总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉SCL冲相对应。在对数据传送时，在 SCL 高电平期间，SDA 上的电平必项保持稳定，低电平为数据 0，高电平为数据 1。只有在 SCL 为低电平期间，才允讲 SDA 上的电平改变状态。
重点：（4）应答信号ACK与非应答信号NACK：I2C 总线上的所有数据都是以 8 位字节传送的，发送器(FPGA)每发送一个字节，就在时钟脉冲 9 期间释放数据线(也就是将SDA信号的传输方向改变为输入)，由接收器(EEPROM)反馈一个应答信号ACK，为低电平时是有效应答位，表示接收器已经成功地接收了该字节，接收器（EEPROM）在第 9 个时钟脉冲之前的低电平期间将 SDA 线拉低，并且确保在第9个时钟脉的高电平期间为稳定的低电平。
应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。如果接收器(EEPROM)是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个 NACK 信号，以通知被控发送器(FPGA)结束数据发送，并释放 SDA 线，以便接收器(FPGA)发送一个停止信号。
下面是关于IIC 的时序图，采用的是24LC04B的EEPROM芯片。

图一
二、关于IIC的几种读写
自己主要是采用的是：单字节写，随机读
图二是关于读写的方式：

                                             图二
三、在写代码时所遇到的问题：
         1、自己看了特权的关于IIC的代码与黑金资料的IIC的代码，马上就遇到第一个问题：关于IIC的传输的速率问题：在网络上和datasheet上都给了两种传输速率，标准速率100kb/s和快速速率400kb/s。还以为IIC只是有这两种速率而已，但是看了黑金的资料后，发现IIC的速率不仅仅有这两种，原来100kb/s是最高的传输速率，只要比这个小就可以，比如200kb/s。只是刚才说的这两种速率是通用的规定。所以明白了IIC的速率也是可以自己设定的，不止标准速率100kb/s和快速速率400kb/s这两种。
      2、端口的信号：
            (1)output scl，是采用对SCL信号进行分段写成的，如
   reg [9:0] cnt;
reg [2:0] cnt_clk;
always@(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)begin
cnt <= 10'd0;
end
else if( cnt == 10'd499)begin
cnt <= 10'd0;
   end
   else begin
cnt <= cnt + 1'b1;
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)begin
cnt_clk <= 3'd0;
end
else begin
case(cnt)
10'd124:cnt_clk <= 3'd1;
10'd249:cnt_clk <= 3'd2;
10'd374:cnt_clk <= 3'd3;
10'd499:cnt_clk <= 3'd0;
default:cnt_clk <= 3'd5;
endcase
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)begin
scl_r <= 1'b0;
end
else if(cnt_clk == 3'd0)begin
scl_r <= 1'b1;
end
else if(cnt_clk == 3'd2)begin
scl_r <= 1'b0;
end
assign scl = scl_r;
`define SCL_POS (cnt_clk == 3'd0)
`define SCL_HIG (cnt_clk == 3'd1)
`define SCL_NEG (cnt_clk == 3'd2)
`define SCL_LOW (cnt_clk == 3'd3)
         (2)inout sda，由于SDA是双向端口，则使用assign sda = sda_link ? sda_r : 1'bz;来实现数据的传输，其中sda_link 是控制SDA是作为输出（sda_link 为1，输出的是sda_r 的数据）还是输入(sda_link 为0,)。
         (3)input [1:0]  key;作为控制IIC的写与读的控制信号。自己也在这栽了跟头，由于参考的是特权的代码，自己稍微做了改动，将前后两次的按键值取反相与，为了使检测有按键所按下，输出的信号其实是检验下降沿的一个高脉冲，但是在后面的状态机仍使用该输出的信号，但此时的输出信号以为低电平，所以会返回到初始状态。
         (4)output [3:0];作为检验读取信号是否正确的方法。
         3、关于ACK信号：
               （1）信号的方向：代码写完之后一直发现怎么就是不返回ACK信号呢，一直觉得自己代码没有错，从chipscope所看到的信号就是为低，怎么判断  就是不为低呢，后来经同学指点，才发现，自己在写关于ACK的状态时，没有将sda信号作为判断条件，而是将sda_r作为判断条件，所以总是返回到初始状态。下面就是关于ACK的状态机，红色就是所错误的地方。
                        ACK1: begin
                                    sda_link <= 1'b0;
                                    if(`SCL_HIG)begin
                                          if(sda== 1'b0)begin //之间将sda写成了sda_r，造成一直返回                                                                                        到IDLE状态
                                          state <= RAM_ADDRESS;
                                          temp_data <= ADDRESS;
                                    end
                                       else begin
                                             state <= IDLE;
                                             end
                                          end
                                       else begin
                                          state <= ACK1;
                                          end
                                    end
         （2）ACK谁给的问题：（特权的代码中没有，给忽略了）
         在进行写的操作很简单，明白ACK信号都是由EEPROM给FPGA，只要在每发送8位的字节后，在高电平期间，若EEPROM将sda信号拉低，说明就有应答信号。
         在进行读操作的时候，在进行读取数据之前，还有一个ACK信号，别忘记了，自己就把这个ACK信号忘记了，之后读取完数据之后会有个NACK信号，那么这个信号是FPGA给EEPROM的。（很容易理解错误，以为都是EEPROM所给的呢）
         4、SCL的时钟
            一定要记住：数据的改变只能在SCL信号的低电平期间，在SCL高电平器件保持平稳。如在SCL高电平期间有数据改变很容易被认为是起始信号或是停止信号。
      5、代码问题
            自己主要采用的特权的IIC时序代码，让我更容易理解；而黑金资料中的IIC时序代码，自己将时序图在纸上画出来才明白怎么一回事，这个看个人理解吧。

总结在学习关于IIC的时序遇到的问题。

站长推荐 /2