verlog i2C 程序

时间: 2024-04-03 16:10:13 浏览: 8
以下是一份简单的Verilog I2C控制器程序,用于Master设备与Slave设备之间的通信: ```verilog module i2c_controller ( input clk, input rst, input en, input [7:0] slave_addr, input [7:0] reg_addr, input [7:0] data_in, output [7:0] data_out, output sda, output scl ); // 定义状态机的状态 typedef enum logic [3:0] { IDLE, START, ADDR, REG, RESTART, READ, WRITE, STOP } state_t; // 定义控制器的内部信号 reg [7:0] data_reg; reg [3:0] state; reg bit ack; reg bit busy; reg bit rw; reg bit done; reg bit sda_out; reg bit scl_out; reg [7:0] cnt; wire sda_in; // 模拟I2C总线的电平 assign sda = (busy && !done) ? sda_out : 1'b1; assign scl = (busy && !done) ? scl_out : 1'b1; // 状态机逻辑 always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin state <= IDLE; ack <= 1'b0; busy <= 1'b0; done <= 1'b0; cnt <= 8'd0; sda_out <= 1'b1; scl_out <= 1'b1; end else if (en) begin case (state) IDLE: begin if (en) begin state <= START; busy <= 1'b1; end end START: begin sda_out <= 1'b0; if (cnt == 8'd7) begin state <= ADDR; cnt <= 8'd0; end else begin cnt <= cnt + 1; end end ADDR: begin if (cnt == 8'd7) begin sda_out <= 1'b1; state <= REG; cnt <= 8'd0; end else begin sda_out <= slave_addr[7-cnt]; cnt <= cnt + 1; end end REG: begin if (cnt == 8'd7) begin sda_out <= 1'b1; state <= RESTART; cnt <= 8'd0; end else begin sda_out <= reg_addr[7-cnt]; cnt <= cnt + 1; end end RESTART: begin sda_out <= 1'b0; if (cnt == 8'd7) begin state <= ADDR; cnt <= 8'd0; end else begin cnt <= cnt + 1; end end READ: begin if (cnt == 8'd7) begin ack <= 1'b0; sda_out <= 1'b1; state <= STOP; done <= 1'b1; cnt <= 8'd0; end else begin sda_out <= sda_in; cnt <= cnt + 1; end end WRITE: begin if (cnt == 8'd7) begin sda_out <= 1'b1; state <= STOP; done <= 1'b1; cnt <= 8'd0; end else begin sda_out <= data_reg[7-cnt]; cnt <= cnt + 1; end end STOP: begin sda_out <= 1'b0; if (cnt == 8'd7) begin state <= IDLE; busy <= 1'b0; done <= 1'b0; cnt <= 8'd0; end else begin cnt <= cnt + 1; end end endcase end end // 从机应答逻辑 always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin ack <= 1'b0; end else if (en) begin case (state) ADDR, REG: begin if (cnt == 8'd7) begin ack <= sda_in; cnt <= 8'd0; end else begin cnt <= cnt + 1; end end endcase end end // 数据输入输出逻辑 always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin data_reg <= 8'd0; end else if (en) begin case (state) READ: begin data_reg <= {data_reg[6:0], sda_in}; end WRITE: begin data_reg <= data_in; end endcase end end // 时钟控制逻辑 always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin sda_out <= 1'b1; scl_out <= 1'b1; end else if (en) begin case (state) START, ADDR, REG, RESTART, READ, WRITE: begin if (cnt == 8'd3) begin scl_out <= 1'b1; end else if (cnt == 8'd7) begin sda_out <= (rw) ? 1'b1 : ack; scl_out <= 1'b1; end else if ((cnt == 8'd4) || (cnt == 8'd6)) begin scl_out <= 1'b0; end else if ((cnt == 8'd5) || (cnt == 8'd7)) begin sda_out <= (cnt == 8'd5) ? rw : sda_out; scl_out <= 1'b1; end end STOP: begin if (cnt == 8'd3) begin scl_out <= 1'b0; sda_out <= 1'b0; end else if (cnt == 8'd7) begin sda_out <= 1'b1; busy <= 1'b0; end else if ((cnt == 8'd4) || (cnt == 8'd6)) begin scl_out <= 1'b1; end else if (cnt == 8'd5) begin sda_out <= 1'b1; scl_out <= 1'b0; end end endcase end end // 从机输入逻辑 assign sda_in = (busy && !done) ? sda : 1'b1; // 输出数据逻辑 assign data_out = (state == READ) ? data_reg : 8'd0; endmodule ``` 该程序实现了一个简单的I2C控制器,用于在Verilog中控制I2C总线上的Master设备与Slave设备之间的通信。该程序使用了状态机的概念,将I2C通信过程分为了不同的状态,通过时钟控制逻辑来控制总线上的时序信号,从而完成数据的发送和接收。此外,该程序还实现了从机的应答逻辑和数据输入输出逻辑。

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