基于Verilog的I~2C控制器的设计与综合

论文摘要

传统的具有I~2C协议功能的芯片在功能上具有一定的局限性,比如只能控制键盘或数码管等,这些专用集成电路并不能满足产品中各种各样的需求,因此,本课题在FPGA上设计了基于Verilog的I~2C Slave控制器,使其可以控制各种各样的与控制器相连的设备。该控制器主要功能是从I~2C总线上接收数据,控制器先判断接收到的地址数据与自身地址相匹配,匹配后再对接收到的控制数据进行分析,根据所收到的控制数据对控制器所连接外设进行控制。通过在Modelsim里编写Testbench模拟在I~2C总线上发送数据,用来对I~2C Slave控制器顶层模块发送激励信号来验证模块的正确性。除此之外还在Modelsim中编写了各个模块的激励信号,分别对各个模块进行验证。最后搭建了硬件测试平台,通过单片机向I~2C总线上发送数据,用CycloneⅡ系统的EP2C5T144芯片做成的开发板接收总线上的数据,根据接收到的数据来控制与板子相连的数码管和发光二极管,并让单片机发送各种数据来测试所设计的I~2C Slave控制器。结果表明,控制器模块设计正确,并已经达到设计目的,可以正确的从总线上接收数据并控制外设。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 2C发展现状及应用'>§1-1 FPGA和I²C发展现状及应用
• 1-1-1 FPGA概述
• 2C总线概述'>1-1-2 I²C总线概述
• §1-2 论文主要研究内容
• 第二章 总体设计
• §2-1 FPGA的开发流程
• §2-2 软件开发环境
• §2-3 设计思路
• 第三章 详细设计
• §3-1 数据接收模块设计
• §3-2 键盘去抖模块设计
• §3-3 数码管动态显示模块的设计
• §3-4 时钟模块电路的设计
• §3-5 分频模块设计
• 第四章 控制器仿真测试平台设计
• §4-1 Modelsim简介
• §4-2 验证的基本概念
• §4-3 对数据接收模块的验证
• §4-4 对数码管动态显示模块的验证
• §4-5 对时钟模块的验证
• §4-6 对整个时钟模块的验证
• 第五章 控制器硬件测试平台设计
• §5-1 硬件平台器件的选型
• §5-2 硬件电路图
• §5-3 对控制器的测试
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢