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原创【连载】NIOS那些事儿--IIC总线实验（十）

 2010-8-2 00:20  5846 4 4 分类: FPGA/CPLD

黑金动力社区：http://www.heijin.org

声明：本文为原创作品，版权归本博文作者所有，如需转载，请注明出处

简介

这一节，我们来讲一讲有关IIC总线的实验，在硬件中，我们实用了24LC04，一个512字节的EEPROM。在NIOS II中，没有集成IIC接口，为了实现这一功能，我们有两种途径，一种就是自己写IP核或者移植别人的IP核，另一种方法就是通过IO口模拟IIC总线协议。我们这一节采用的方法是后者，通过IO口模拟IIC总线协议，以达到对24LC04控制读写的目的。

首先，我简单介绍一下IIC总线的原理，大家稍微了解一下。IIC(Inter－Integrated Circuit)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。它是由数据线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。它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：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。

这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。下图就为IIC总线的时序图。

简单介绍之后，我们就要开始实践一下了，开始吧

硬件开发

首先，需要在软核中添加两个IO模块，并将其命名为SCL和SDA，其中，SCL为output建ports only（仅输出），SDA为Bidirection (tristate) port(双向)，建好以后，如下图所示

接下来，我们自动分配一下地址，编译。

完成后，我们回到Quartus界面。然后我们来分配引脚，如下图所示

分配好管脚以后，我们运行TCL脚本文件，开始编译(Ctrl+L)……

编译完成后，我们的硬件部分就结束了，接下来，就是我们的软件开发部分了。

软件开发

首先，我们打开NIOS II 9.0 IDE，然后进行编译（Ctrl+B）。

编译好以后，我们看一下system.h文件，看是否多出了SCL和SDA部分代码。跟我们预期的一样，system.h文件中出现了SCL和SDA部分代码，如下表所示

* SCL configuration

#define SCL_NAME "/dev/SCL"

#define SCL_TYPE "altera_avalon_pio"

#define SCL_BASE 0x00201060

……

* SDA configuration

#define SDA_NAME "/dev/SDA"

#define SDA_TYPE "altera_avalon_pio"

#define SDA_BASE 0x00201070

……

在跟大家讨论过程中，我了解到很多人都想知道有关NIOS II自带的API的用法，所以，今天我就用这种方式来实现我们的程序。不过我还是推荐大家用我之前的方式编写程序，道理我已经说过了，在此不再重复。

下面我们在inc目录下建立一个iic.h文件，如下表所示

#ifndef IIC_H_

#define IIC_H_

#define OUT
1

#define IN
0

typedef struct{

void (* write_byte)(unsigned short addr, unsigned char dat);

unsigned char (* read_byte)(unsigned short addr);

}IIC;

extern IIC iic;

#endif /*IIC_H_*/

接下来，我们需要在driver下建立iic.c文件，如下表所示

#include
<stdio.h>

#include
<sys/unistd.h>

#include
<io.h>

#include "system.h"

#include "altera_avalon_pio_regs.h"

#include "alt_types.h"

#include "../inc/iic.h"

static alt_u8
read_byte(alt_u16 addr);

static void
write_byte(alt_u16 addr, alt_u8 dat);

IIC iic ={

.write_byte = write_byte,

.read_byte = read_byte

};

* ===
FUNCTION =========================================

*
Name: start

*
Description: IIC启动

* =====================================================

static void start(void)

{

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 1);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 0);

usleep(5);

}

* ===
FUNCTION ========================================

*
Name: uart_send_byte

*
Description: IIC停止

* ======================================================

static void stop(void)

{

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 0);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1);

usleep(5);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE, 1);

usleep(10);

}

* ===
FUNCTION =========================================

*
Name: ack

*
Description: IIC应答

* ======================================================

static void ack(void)

{

alt_u8 tmp;

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, IN);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1);

usleep(5);

tmp =
IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE);

usleep(5);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0);

usleep(10);

while(tmp);

}

* ===
FUNCTION ========================================

*
Name: iic_write

*
Description: IIC写一个字节

* =====================================================

void
iic_write(alt_u8 dat)

{

alt_u8 i, tmp;

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, OUT);

for(i=0;
i<8; i++){

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE,
0);

usleep(5);

tmp = (dat & 0x80) ? 1 : 0;

dat <<= 1;

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE,
tmp);

usleep(5);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE,
1);

usleep(10);

}

* ===
FUNCTION ========================================

*
Name: read

*
Description: IIC读一个字节

* =====================================================

static alt_u8
iic_read(void)

{

alt_u8 i, dat = 0;

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(SDA_BASE, IN);

for(i=0;
i<8; i++){

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE,
0);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1);

usleep(5);

dat <<= 1;

dat |=
IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SDA_BASE);

usleep(5);

}

usleep(5);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 1);

usleep(10);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SCL_BASE, 0);

return dat;

}

* ===
FUNCTION ========================================

*
Name: write_byte

*
Description: 向EEPROM写一个字节

* =====================================================

static void
write_byte(alt_u16 addr, alt_u8 dat)

{

alt_u8 cmd;

cmd = (0xa0 | (addr >> 7)) &
0xfe;

start();

iic_write(cmd);

ack();

iic_write(addr);

ack();

iic_write(dat);

ack();

stop();

}

* ===
FUNCTION =========================================

*
Name: read_byte

*
Description: 从EEPROM读一个字节

* ======================================================

static alt_u8
read_byte(alt_u16 addr)

{

alt_u8 cmd, dat;

cmd = (0xa0 | (addr >> 7)) &
0xfe;

start();

iic_write(cmd);

ack();

iic_write(addr);

ack();

start();

cmd |= 0x01;

start();

iic_write(cmd);

ack();

dat = iic_read();

stop();

return dat;

}

程序很简单，大家只要对IIC总线有一定的了解就会明白的。

好的，这节的内容就讲到这，谢谢大家对我的支持。如果有问题，可以给我留言或者直接加入我们的NIOS技术高级群：107122106，也可以加我的qq：984597569

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