基于FPGA的模拟 I²C协议系统设计（上）

于 2021-05-21 17:23:55 发布
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分类专栏： FPGA零基础学习系列，初学者必备 文章标签： FPGA零基础学习 fpga项目实战 模拟 I²C协议系统设计
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本文介绍了基于FPGA的模拟I²C协议系统设计，包括I²C总线概述、基本概念和时序要求，以及模拟I²C接口程序的基本框架。适合FPGA初学者及对I²C协议感兴趣的读者。

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基于FPGA的模拟 I²C协议系统设计（上）

今天给大侠带来基于FPGA的 模拟 I²C 协议设计，由于篇幅较长，分三篇。今天带来第一篇，上篇， I²C 总线解析以及模拟 I²C 接口程序的基本框架。话不多说，上货。

之前也有相关文章介绍，各位大侠可以自行搜索，源码系列：基于FPGA的 IIC 设计（附源工程）。

导读

I²C（Inter-Integrated Circuit），其实是 I²C Bus简称，中文就是集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。I²C的正确读法为“I平方C”（"I-squared-C"），而“I二C”（"I-two-C"）则是另一种错误但被广泛使用的读法。自2006年10月1日起，使用 I²C 协议已经不需要支付专利费，但制造商仍然需要付费以获取 I²C 从属设备地址。

I²C 简单来说，就是一种串行通信协议，I²C的通信协议和通信接口在很多工程中有广泛的应用，如数据采集领域的串行 AD，图像处理领域的摄像头配置，工业控制领域的 X 射线管配置等等。除此之外，由于 I²C 协议占用的 IO 资

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资料汇总更新|FPGA软件安装包、书籍、源码、技术文档…（2021.01.04更新）
01-05 6671
今天给大侠带来资料汇总，这是一篇汇总篇，汇总的内容就是，“FPGA技术江湖”公众号从2020年年初开始更新至今（2021.01.04），所有自动回复能获取的软件安装包、书籍、技术文档等，本次更新添加了之前软件安装包的其他不少版本以及不少学习资料。话不多说，上货。其他自动回复获取不了的电子版资料基本都在论坛，可以自行去论坛下载。论坛网址：www.sxznfpga.com说在前面，看着各位大侠在公众号内的回复私信，一顿猛虎操作，然后啥也没有，汇总之前提醒一下，公...
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端午节安康
05-31 210
粽叶包裹逻辑的精巧，赛艇划过时序的浪潮～愿你的代码如龙舟般流畅，每个模块都精准契合时序节拍，RTL设计像糯米般紧密无隙，所有bug都被“粽”筹帷幄的智慧化解！端午佳节，愿FPGA开发之路如艾草般生机盎然，每个项目都能在时序约束里“粽”享成功喜悦。
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母亲节快乐
05-11 314
在优快云奋斗的FPGA开发者们，我们平日里专注于RTL代码编写、IP核调用和板级调试，在数字电路的海洋中不断探索。但别忘了，在我们身后，母亲始终是最坚实的后盾。她虽不懂DDR的时序校准，却懂得在深夜为你留一盏温暖的灯；她虽不了解FPGA的配置流程，却默默配置好了家里的一切，让你心无旁骛投入技术攻坚。值此母亲节，让我们停下敲击键盘的双手，给母亲送上最真挚的祝福。愿所有母亲平安喜乐，在岁月中优雅从容，母亲节快乐！
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五一国际劳动节快乐
05-01 170
值此五一国际劳动节来临之际，向每一位辛勤耕耘、默默奉献的劳动者致以最崇高的敬意与最诚挚的祝福！无论是奋战在生产一线的工人，还是守护城市运转的服务者；无论是教书育人的教育工作者，还是探索创新的科研人员，你们用汗水浇灌梦想，以奋斗书写华章。衷心祝愿大家在节日里卸下疲惫，享受悠闲时光，收获身心的愉悦与放松。愿未来的日子里，所有努力皆有回响，所有付出皆得硕果，劳动节快乐！
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清明听风雨，最忆是故人！
04-04 92
气清景明，和风而歌。仲暮之交，踏青怀古。
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元宵佳节，代码人生中的温暖团聚
02-12 168
就像元宵佳节，将馅料精心包裹，制作出美味的元宵，我们也在不断雕琢自己的代码，赋予它们解决问题的力量。那些在深夜里与代码相伴的时光，是我们为梦想拼搏的见证，而此刻，在这元宵佳节，让我们暂时放下忙碌，享受这片刻的放松与欢聚。无论是代码难题的攻克，还是新技术的探索，大家的每一次互动都如同元宵夜的灯火，照亮彼此前行的道路。同时，也愿大家在新的一年里，代码无 bug，技术更上一层楼！元宵节至，当代码的逻辑与团圆的温馨碰撞，在这个充满欢乐与祝福的日子里，向每一位热爱技术、投身代码世界的你，致以最诚挚的节日问候！
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金蛇迎春，蛇年大吉
01-28 206
在这辞旧迎新的美好时刻，我们迎来了充满智慧与灵动的蛇年。蛇象征着智慧、灵活与蜕变，愿每一位优快云的朋友在新的一年里，如同蛇般敏锐洞察技术趋势，灵活应对挑战，不断蜕变成长。愿您的代码如蛇行般流畅，项目如蛇蜕般焕然一新，事业如蛇般稳步前行。在这充满机遇与创新的蛇年，愿您收获满满的知识与成就，技术更上一层楼，生活幸福美满。祝大家蛇年大吉，编程无BUG，事业步步高！
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FPGA开发与设计实战
01-08 135
FPGA开发与设计实战。
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源码系列：基于FPGA实时时钟的设计（附源工程）
01-06 165
最初我们通过一个8位的控制指令来选择读写，如果控制指令是单字节模式，连续的8个脉冲上升沿写入，下降沿读出数据，一次只能读取一个字节，如果是突发模式通过连续的脉冲一次性的写完7个字节的时间寄存器也可以一次性的读完8--328位的ram数据。下图是突发读的时序图，此次设计是一个一个的写寄存器，必须写满7个时钟寄存器，然后突发的读，突发读的时候拉高CE，然后不停的读接收数据。各个寄存器的的设置，和每位的表示如下图，从图中我们了解到读写时控制字是多少以及写入寄存器的地址，和写入的8位的时间表示。
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源码系列：基于FPGA的任意波形发生器（DDS）设计（附源工程）
01-06 329
我们用位宽为N位的累加器，假设FWORD为1，要产生一个完整波形的周期则为20ns*2^N,则产生波形的频率=系统时钟/2^N，即Fout = Fclk/2^N,如果FWORD为B，每次步进的间隔提高了B倍，所以计满一个波形周期的时间就缩小了B倍，即频率就提高了B倍。上段所述我们可具体理解为：改变地址的初值（PWORD）就可以改变初始的相位，由于我们设计中，ROM的数据为256，所以PWORD 的值在0~255之间，PWORD= 256*（初始相位/360度）。根据上图可知，我们的设计正确。
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源码系列：基于FPGA的 IIC 设计（附源工程）
01-06 111
我们的控制字为 1010_0000,其中 1010 为 EEPROM 的型号标识，为一组固定的序列，紧接着 A2,A1,A0 就是我们的片选信号，最后一位为读写控制位，低电平代表写，高电平代表读，我们这里首先需要对 EEPROM 写入地址位，所以我们最后一位为 0。本设计用两个按键控制 EEPROM 读写，当写按键按下时，向 EEPROM 某一固定地址写入一个字节数据，当读按键按下时，将该地址数据读出，并显示到数码管，LED 灯是一个标志信号，LED 亮说明数据写入完毕。
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源码系列：基于FPGA的数模转换（DA）设计
01-06 366
如图1所示：当LOAD为高电平时，数据在CLK的下降沿被锁存至DATA，只要所有数据被锁存，则将LOAD拉低，将数据从串行输入寄存器传送到所选择的DAC。本设计驱动TLC5620将输入的数字量转换为实际的模拟量（电压），通过四个按键控制四路输出的电压变化，每按一次，电压值也随之上升，同时在数码管上也依次显示相应的值（依次为A1,A0,RNG,输入DATA）。由于仿真时间原因，这里只测试按键1按下时的数码管显示，显示为00100，表示通道A，RNG为1，输入数字量为00。RNG：控制DAC输出范围。
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源码系列：基于FPGA的数字电压表（AD）设计
01-06 107
分析时序图可知：当片选信号（/CS）拉低时，ADC前一次的转换数据（A）的最高位A7立即出现在数据线DATA OUT上，之后的数据在时钟I/O CLOCK的下降沿改变，可在I/O CLOCK的上升沿读取数据。比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。下图为TLC549的访问时序，从图中可以看出，TLC549的使用只需对外接输入输出时钟（I/O CLK）和芯片选择（/CS）、输入的模拟信号（ANALOG IN）的控制。Vref为参考电压值，此处为2.5V。
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喜迎元旦，2025新年快乐
01-01 145
祝大家元旦快乐！
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源码系列：基于FPGA的自动售货机设计（附源工程）
12-30 129
今天给大侠带来基于FPGA的自动售货机设计，附源码，获取源码，请在“FPGA技术江湖”公众号内回复“ 自动售货机设计源码”，可获取源码文件。我们从仿真中可以看到当我们的钱数投够的时候，就给一个买到的标志位，如果投的超过商品的价格，那么我们就给一个买的标志位，然后找回我们投的多的钱。一听饮料需要2.5美元，规定只能投入一美元，0.5美元的硬币。添加图片注释，不超过 140 字（可选）
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源码系列：基于FPGA的串口UART设计（附源工程）
12-30 122
串口通信的两种最基本的方式为：同步串行通信方式和异步串行通信方式。信息位之后则是一个可选的奇偶校验位，它可以是无校验（NONE）、奇校验（ODD）、偶校验（EVEN）中的任意一个，无校验时，信息位之后就是停止位。通过分析上述的数据格式，在本设计中，将波特率设置为9600，起始位设置为1比特，信息位设置为8比特，奇偶校验位设置为0比特，停止位设置为2比特，空闲位设置为1比特。在起始位之后，按照低位首发原则，顺序发送信息位的最低位到最高位，信息位的宽度可以是4、5、6、7、8中的一个；
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源码系列：基于FPGA的红外线遥控系统设计（附源工程）
12-30 226
在设计中分频模块提供所需要的38KHZ的时钟，当按键按下时发送我们的发送模块发送一个给定的数值，我用户码为8'b0，第二段用户码为8'hff，然后发送给定的数据码，和数据反码。上电后我们的设计会发一次我们给定的数据码，然后在接受模块会接受到其发送的数据并在数码管上显示出来,之后我们可以用我们我的遥控键盘来发送数据，接收模块接收显示出来,通过验证我们接收和发送的正确。接受的时,接收到的时序和发送的时序恰恰相反,如发送时先发送9ms的高,4.5ms的低,接收为接收9ms的低电平,4.5ms低电平。
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源码系列：基于FPGA的计算器设计（附源工程）
12-30 130
在日常的生活和学习中，我们经常能用到计算器，计算器的设计可以让我们加深对设计思想以及设计方法的理解，训练实操能力，紧密的联系各模块， 对我们的学习有很大的帮助和提升。下面咱们就来一起看一下。从仿真图中可以看出，在仿真中我们设置的是先按下5，再10，之后2，然后按下等于15.通过观察仿真正确，之后由于设计中我们10是表示加法，那么5 + 2 = 7 ：结果显示正确。本次的设计主要通过矩阵键盘来实现按键的加减乘除运算，通过按下有效键值来当被加数或者被除数等等，按下10 -- 13等数字来表示对应的运算符。
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基于FPGA的CAN总线控制器的设计（附代码）
12-25 551
CAN 总线卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程中监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并被公认为是最有前途的现场总线之一。它在报文开始发送，总线电平从隐性值跳变到显性值时同步于 CAN 总线上的位数据流（硬同步），并在该报文的传送过程中，每遇到一次从隐性值到显性值的跳变沿就进行一次重同步（软同步）。今天给大侠带来基于FPGA的CAN总线控制器的设计，包括CAN 总线协议解析以及 CAN 通信控制器程序基本框架、CAN 通信控制器的具体实现、程序的仿真与测试以及总结。
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基于FPGA的FIR数字滤波器设计
12-25 176
通过对目前数字滤波器的几种实现方法的简单分析，本文认为基于FPGA的数字滤波器具有许多优点，本文考虑到信息技术的发展对于数字滤波器的要求越来越高，而目前FIR数字滤波器的性能还不完善，于是选择了基于FPGA的数字滤波器作为主要研究内容，通常滤波器在进行数据处理时用到了卷积运算，在设计中的解决这些乘法运算的思路是将它们转换成加减法，这是目前解决乘法运算的主流思想。在尾数的舍入中采用了基于预测和选择的舍入方法，进一步提高了运算的速度，优化了乘法器的性能。因此，指标的形式一半在频域中给出相位响应和幅度。
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