FPGA设计的I2C控制器源码与文档教程

资源摘要信息:"基于cyclone2 FPGA VHDLs设计的I2C控制器quartus9.0工程源码+设计说明文档资料.zip" 该资源包含了基于cyclone2 FPGA使用VHDL语言设计的I2C控制器的工程源码和设计说明文档。该控制器能够在Quartus II 9.0环境下开发和实现。以下为该资源涵盖的主要知识点： 1. FPGA基础：了解什么是FPGA（现场可编程门阵列）以及其在数字逻辑设计中的应用。FPGA可以被重复配置以执行不同类型的逻辑操作，使其成为原型设计和小批量生产中的理想选择。 2. cyclone2 FPGA：这是Altera公司（现为英特尔旗下公司）的一个FPGA系列。cyclone2系列具有低成本、低功耗的特点，适用于多种应用场合。 3. VHDL语言：VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种用于描述电子系统硬件功能的语言。VHDL在电子设计自动化（EDA）领域内广泛使用，用于FPGA和ASIC设计。 4. I2C总线协议：I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行计算机总线，用于连接低速外围设备到处理器或微控制器上。I2C支持多主多从的配置，具有两个信号线：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。 5. Quartus II设计软件：Quartus II是由Altera公司开发的一款综合FPGA和CPLD设计软件。该软件支持硬件描述语言（HDL）设计的创建、编译、模拟和编程。 6. 工程源码：工程源码是I2C控制器在Quartus II设计软件中编写的VHDL代码，它描述了I2C控制器的逻辑行为和数据流。 7. 设计说明文档：文档提供了控制器设计的详细信息，包括设计思路、各模块的功能、接口定义、编程指南和实现说明。 8. 设计流程：通过流程图和教程文档，可以了解如何从设计概念开始，逐步实现硬件描述、编译、仿真到最终的硬件测试。 9. 电路板操作说明：这些文档提供了如何在实际硬件上操作和测试I2C控制器的详细步骤。 10. 原理图和设计要求：电路板原理图和设计要求文件说明了FPGA板的硬件结构和对I2C控制器设计的具体要求。 11. VHDL信号和端口定义：在提供的源码中，定义了多个信号和端口，包括时钟信号、复位信号、I2C总线信号、按键输入、LED显示信号和数码管信号输出。每个信号都承载特定的功能，如时钟分频（clk_div）、从机地址（slave_address）、数据传输（data）、数据接收（data_temp）等。 12. VHDL状态机设计：该控制器使用了VHDL编写的状态机来控制I2C通信的各个阶段，包括准备、开始、发送地址、发送数据、应答、读取数据、结束等状态。 13. 时钟分频器设计：通过VHDL代码实现了一个时钟分频器，它将输入的50MHz时钟信号分频至1kHz，以适应I2C协议对时钟速率的要求。 综上所述，该资源为学习和实现FPGA上的I2C控制器设计提供了一套完整的工具和文档。通过该资源，读者可以深入理解FPGA与VHDL结合的设计流程，掌握I2C总线协议在实际硬件中的应用，并学会如何使用Quartus II软件进行设计和仿真。