片上I2C总线设计

发布时间：2017-05-01 13:12

  本文关键词：片上I2C总线设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于电子电路设计和制造工艺技术突飞猛进,集成电路设计由原来的晶体管集成,变为现在广泛的采用知识产权核集成。发展势头一路高歌猛进。进而衍生出片上系统技术。这种技术非常有效的减小了电子电路产品的开发成本,大大减少了产品的开发时间进而极大地增强了产品的市场竞争力。越来越多的芯片需要互联互通主要归因于集成电路技术的应用。飞利浦公司正是基于这个原因开发了性能非常好的双向串行总线I2C(Inter-Integrated Circuit,I2C)总线。I2C总线已经被公认为是国际性的总线标准,在SOC中集成I2C总线控制器是大势所趋。本文通过深入研究APB总线及I2C总线协议内容,详细说明了控制器的总体设计方法,给出控制器的总体设计框图。详细描述了各个子模块电路的设计方案,并给出电路设计框图及其电路的工作原理说明。详细说明了电路的状态转换图。设计出了一种带APB接口的I2C总线控制器。通过编写器件的仿真模型,联合控制器电路模块,给出testbench,进行电路的总体设计的验证。Modelsim软件被用来进行本设计电路的仿真和功能验证,SMIC 0.13μm工艺库被用来进行本设计的逻辑综合。设计利用FPGA电路实验板进行电路验证。仿真及验证结果表明,电路实现了预定的功能,控制器能够按照相关的协议进行数据的传输,具有很好的传输效率。
【关键词】：SOC APB总线 I2C总线控制器 FPGA
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP336
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 前言7-11
• 1.1 课题背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 研究内容9-10
• 1.4 章节安排10-11
• 第二章 APB总线及I2C总线协议分析11-26
• 2.1 AMBA APB总线概述11-15
• 2.1.1 AMBA总线概述11-13
• 2.1.2 APB总线概述13-15
• 2.1.2.1 APB状态转移图13-14
• 2.1.2.2 APB写传输14
• 2.1.2.3 APB读传输14-15
• 2.2 I2C总线概述15-25
• 2.2.1 I2C总线定义15-16
• 2.2.2 I2C总线信号传输方式16-25
• 2.2.2.1 I2C位传输16-17
• 2.2.2.2 I2C起始、停止和重复起始传输条件17-18
• 2.2.2.3 I2C总线字节传输18
• 2.2.2.4 I2C总线传输响应18-19
• 2.2.2.5 I2C总线7位地址传输模式19-20
• 2.2.2.6 I2C总线接.电路20-22
• 2.2.2.7 I2C总线仲裁机制22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 基于APB接. I2C总线控制器逻辑设计26-54
• 3.1 I2C总线控制器的整体电路结构及功能模块划分26-27
• 3.2 各子模块逻辑的设计及寄存器描述27-52
• 3.2.1 APB总线接.模块设计及寄存器描述27-29
• 3.2.1.1 APB接.模块的逻辑设计28-29
• 3.2.1.2 主要寄存器描述29
• 3.2.2 I2C总线控制器模块设计29-42
• 3.2.2.1 I2C总线控制器接.逻辑设计29-34
• 3.2.2.2 I2C总线控制器主状态机逻辑设计34-41
• 3.2.2.3 I2C总线控制器中断模块设计41-42
• 3.2.3 FIFO电路模块设计42-52
• 3.2.3.1 同步FIFO电路43-46
• 3.2.3.2 异步FIFO电路46-52
• 3.2.4 时钟发生器电路模块设计52
• 3.3 本章小结52-54
• 第四章 电路仿真及验证54-68
• 4.1 测试流程54-55
• 4.1.1 测试的层次化54-55
• 4.2 测试平台的构建55-61
• 4.2.1 测试方案设计56-57
• 4.2.2 具体测试方案的实施57-61
• 4.2.3 电路逻辑综合结果61
• 4.3 电路的FPGA实现61-67
• 4.3.1 FPGA验证流程61-66
• 4.3.2 FPGA验证实现66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 论文工作总结68-69
• 5.2 后续工作展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录：公开发表论文74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 盛磊 ,徐科军;基于VHDL的I~2C总线控制核设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年05期

2 钱敏;黄秋萍;李富华;刘蓓;;基于VHDL/CPLD的I~2C串行总线控制器设计及实现[J];电子技术应用;2006年08期

3 朱运航;李雪东;;基于IP核复用的SoC设计技术探讨[J];微计算机信息;2006年08期

4 吕炎军;王泽勇;;基于FPGA的I~2C总线接口设计[J];自动化技术与应用;2006年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 高秋红;时序电路的功能验证方法和技术研究[D];北京交通大学;2006年

  本文关键词：片上I2C总线设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338988