I2C开发实例说明

1、I2C开发实例说明开发实例说明I2C的定义o I2C(Inter IC BUS)是Philips公司开发的用于芯片之间连接的总线。 o I2C总线用两根信号线进行数据传输，一根为串行数据线(SDA)，另一根为串行时钟线(SCL)。 I2C的速率o 串行8位双向数据传输速率在标准模式下可达100Kbit/so 快速模式下可达400Kbit/so 高速模式下可达3.4Mbit/s I2C术语定义 I2C总线应用举例o 如下图2个处理器，其他为外围应用设备 I2C的特（优）点o 串行总线和并行总线相比具有结构简单 o 占用引脚少 o 成本低等优点 I2C传输数据有效性o SDA线上数据必须在时钟高电

2、平保持稳定o SDA高低电平只在SCL低电平时才能改变起始和停止条件o SCL为高电平时，SDA从高电平到低电平转换，这个条件表示为起始条件o SCL为高电平时，SDA从低电平到高电平转换，这个条件表示为停止条件传输字节格式o 发送到SDA线必须为8位o 每次可以传输的字节数量没有限制o 每个字节后必须跟一个响应位响应bit说明o 低电平表示响应，高电平表示不响应响应bit的几种情况7位的传输格式n 先发起始条件（S）n 再发从机地址，这个地址共有7位n 紧接着第8位是数据方向位（R/W，0表示发送（写），1表示请求数据（读）。）n 从机（不）响应n 传输数据+（不）响应（循环）n 数据传输又

3、主机产生停止位(P)终止传输完整格式三种可能的传输格式第1种:主机发送器发送到从机接收器，传输方向不会改变三种可能的传输格式第2种:第一个字节后，主机立即读从机，注意第一次的响应时由从器件产生三种可能的传输格式第3种:注意事项：o 数据格式中的数据并没有说明里面的数据具体的含义o 换句话说到底是地址还是数据没有定义说明o 具体的传输格式意义应该是由设计者自己决定10位寻址简单做一说明o 如果只使用7位寻址这部分可以忽略o 10寻址和7位寻址兼容，而且可以结合使用o 10位寻址采用保留的1111XXX作为起始条件（S)或重复起始条件（Sr）的后第一个字节的头7位o 尽管保留地址位1111XXX有

4、8个可能的组合，但是只有4个组合11110XX用于10位寻址。剩下的4个组合11111XX保留给以后增强的I2C总线头2个字节的定义n 十位从机地址是由在起始条件（S)或重复起始条件（Sr）后的头2个字节组成n 第一个字节头7位是11110XX的组合n 其中最后2位XX是10位地址的2个最高位n 第一个字节的第8位决定报文方向（R/W，0为写，1为读）第一种10位传输第2种10位传输第3种10位传输第4种10位传输第5种10位传输实例开发举例说明o 上面讲了I2C的理论o 下面根据FDD的I2C设计进行详细设计说明PIGI的I2C时序（W）PIGI的I2C时序（读）RM-CPLD的I2C时序（

5、W）RM-CPLD的I2C时序（R）比较PIGI和RM-CPLD时序结论o 2个时序关系一致o 写是常规的写操作o 需要注意的是读不是在常规写读位置改bit位1（读），而是先进行一个写操作，给出寄存器地址，再进行读操作RM-CPLD的I2C控制器框架首先看下三态电路三态电路代码always (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) sda_inner = 1b0 ; else if (sda_output_enable) sda_inner = sda_output; else sda_inner = 1bz ; assign I2C_SDA

6、 = sda_inner;assign sda_input = I2C_SDA ;三态电路注意事项总结o 在写数据时方向为主从，则enable位高无效，此时SDA位输入方向o 当从器件响应时，则enable为低电平此时输出响应位SDA为输出方向o 默认SDA位输入I2C控制器的实现步骤说明（写为例）o首先主器件发起始bit，从器件检测起始bito再进行从器件地址检测（与从器件地址比较，如果正确则响应，如果不正确则不作响应）o解析写bitoCPLD发响应o解析寄存器地址oCPLD发响应o主器件发高8位oCPLD发响应o主器件发低8位oCPLD发响应o主器件发停止位结束检测起始bit（首先检测SD

7、A下降沿）再检测SDA下降沿是否在SCL高电平下代码实现/detect sda startalways (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) sda_start = 1b0 ; else if (scl_in_d2) if (sda_in_reg) sda_start = 1b1 ; else sda_start = 1b0 ; 检测停止bit（检测SDA上降沿）再检测SDA上升沿是否在SCL高电平下代码实现/detect sda stopalways (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset

8、_n) sda_stop = 1b0 ; else if (scl_in_d2) if (sda_in_pos) sda_stop = 1b1 ; else sda_stop = 1b0 ; .移位寄存器（串并转换过程）/*sda series shift to parallel*/ /sda shift to registeralways (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) sda_in_shift = 8b0 ; else if (sda_valid) if (scl_en) sda_in_shift = sda_in_shift6

9、:0,sda_input;串转并后与本地从器件地址比较/*judge slave cpld address and read or write*/ always (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) cpld_device_address_right = 1b0 ; else if (sda_valid) if (bit_cnt_d1 = 4b0111 & byte_cnt = 8b0 & scl_in_reg) if (cpld_device_address = sda_in_shift7:1) cpld_device_

10、address_right = 1b1; else cpld_device_address_right = 1b0; else cpld_device_address_right = cpld_device_address_right ; else cpld_device_address_right = 1b0 ;o 当完整接受到16bit后，产生写使能到写寄存器always (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) register_wr = 1b0 ; else if (sda_write_valid) if (bit_cnt_d1 =

11、4b0111 & scl_en & byte_cnt = 8b00000011) /& sda_ack register_wr = sda_write_enable; else register_wr = register_wr ; else register_wr = 1b0 ;最后需要看下响应bit/*ack */ always (posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) sda_ack = 1b0 ; else if (scl_in_reg_d1) if (cpld_device_address_right & bit_cnt_d1 = 4b0111 ) sda_ack = 1b1 ; /ack enable else if (!cpld_device_address_right | sda_stop | bit_cnt_d1 = 4