FPGA模拟IIC接口设计：Verilog HDL实现与测试

该资源是一篇研究生课程设计论文，主题为基于FPGA的模拟IIC接口设计与实现。作者通过Verilog HDL语言实现了部分IIC总线接口功能，并进行了硬件测试。 IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是由Philips公司开发的一种简单而高效的两线式串行总线，主要用于微控制器与其周边设备之间的通信。它以其低引脚数、高效能和易于实现的特点，在电子设备中广泛应用。 1. IIC总线特点： - **两线通信**：IIC总线只需要两条线——SCL（时钟线）和SDA（数据线）即可完成双向通信。 - **多主控**：总线上可以有多个主控设备，每个设备都可以启动传输。 - **寻址机制**：7位地址空间可连接最多128个设备，加上读/写位，总共需要8位。 - **启动/停止信号**：通过特定的电平变化（高电平到低电平的下降沿和反之）来标识传输的开始和结束。 - **ACK/NACK**：数据传输后的应答机制，接收方通过拉低SDA线来确认收到数据。 2. IIC总线工作原理： - **时钟同步**：所有传输都基于主设备产生的时钟信号SCL。 - **数据传输**：数据在SCL的高电平时稳定，在低电平时进行转换。 - **主/从模式**：主设备启动传输，控制时钟，从设备响应主设备的请求并发送/接收数据。 - **数据速率**：IIC协议允许不同的数据速率，取决于具体的设备和应用。 3. 设计与实现： - **FPGA模拟IIC接口**：使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）来模拟IIC接口，允许灵活且高效的硬件实现。 - **Verilog HDL**：选择Verilog HDL作为硬件描述语言，编写控制字节、写操作和读操作的逻辑。 - **模块化设计**：包括分频模块、IIC总线接口模块和显示模块等，便于复用和调试。 - **硬件测试**：在EP2C20Q240C8 FPGA目标板上进行了实物测试，验证了设计的正确性。 4. 改进与优化： - 文章可能讨论了对初始设计的改进，如提高通信稳定性、减少错误或提高速度等。 通过这样的设计，作者不仅掌握了IIC总线的基本原理，还实践了FPGA硬件描述语言的应用，为未来电子设计和嵌入式系统开发打下了坚实基础。