FPGA环境下Wm8731音量控制Verilog程序设计

本篇文档详细介绍了如何在FPGA环境下编写一个针对Wm8731音频编解码器的音量调节程序。Wm8731是一款广泛应用在音频设备中的数字信号处理器，该程序通过I2C接口进行控制，利用Verilog语言进行设计。 首先，我们看到定义了一个模块（module）`wm8731_i2c_control`，它接受多个输入和输出信号，包括主时钟`clock_50m`、I2C时钟（`clock_20k`）、SCL（串行时钟）、SDA（串行数据）、复位信号`reset_n`、按键输入`key1`等。此外，还包括配置步骤寄存器`config_step`、音量寄存器地址选择`reg_index`以及用于存储I2C数据和音频通道数据的`i2c_data`和`reg2_data`。 I2C控制部分的核心是`i2cu1`模块，它接收I2C时钟、复位信号、数据传输线、起始信号、结束信号等，并将I2C_SDA的数据线连接到模块的输出`i2c_sdat`。这个模块的作用是实现与Wm8731的通信，发送和接收数据。 在时序逻辑部分，程序通过`always @(posedge clock_50m or negedge reset_n)`描述产生20kHz I2C时钟的逻辑。当复位信号有效时，时钟清零并重置计数器；在时钟上升沿，如果计数器未达到2499，则计数器加一，这确保了稳定的I2C时钟频率。 此外，模块还定义了输出信号如`hex1`和`hex2`用于七段数码管显示，以及`xs1`和`xs2`用于LED显示。通过`reg2_data`的低4位映射到`xs1`和`xs2`，实现了音量调节后对硬件状态的实时反馈。 在整体架构中，这个程序设计了基本的I2C通信协议，并且通过Verilog实现了音量控制功能，使得音频设备能够在FPGA平台上进行精确的音量调节。这对于嵌入式系统和音频处理应用来说是一项重要的技能，特别是在处理像Wm8731这类音频编解码器的系统中，能够实现精确的控制和优化音质体验。