【FPGA】I²C程序的仿真与测试----仿真主程序

2018-10-12 09:20:49 2773 FPGA I²C总线

0 仿真主程序完成主节点数据到从节点的控制，代码如下： `include "timescale.v" //模块定义 module tst_bench_top(); //连线和寄存器 reg clk; reg rstn; wire [31:0] adr; wire [ 7:0] dat_i, dat_o; wire we; wire stb; wire cyc; wire ack; wire inta; //q 保存状态寄存器内容 reg [7:0] q, qq; wire scl, scl_o, scl_oen; wire sda, sda_o, sda_oen; //寄存器地址 parameter PRER_LO = 3'b000; //分频寄存器低位地址 parameter PRER_HI = 3'b001; //高位地址 parameter CTR = 3'b010; //控制寄存器地址，(7)使能位\|6 中断使能位\|5-0其余保留位 parameter RXR = 3'b011; //接收寄存器地址，(7)接收到的最后一个字节的数据 parameter TXR = 3'b011; //传输寄存器地址，(7)传输地址时最后一位为读写位，1 为读 parameter CR = 3'b100; //命令寄存器地址， //(7)开始\|6 结束\|5 读\|4 写\|3 应答（作为接收方时，发送应答信号，“0”为应答，“1”为不应答）\|2 保留位\|1 保留位\|0 中断应答位，这八位自动清除 parameter SR = 3'b100; //状态寄存器地址，(7)接收应答位（“0”为接收到应答）\|6 忙位（产生开始信号后变为 1，结束信号后变为 0）\|5 仲裁位\|4-2 保留位\|1 传输中位（1 表示正在传输数据，0 表示传输结束）\|中断标志位 parameter TXR_R = 3'b101; parameter CR_R = 3'b110; // 产生时钟信号，一个时间单位为 1ns，周期为 10ns，频率为 100MHz。 always #5 clk = ~clk; //连接 master 模拟模块 wb_master_model #(8, 32) u0 ( .clk(clk), //时钟 .rst(rstn), //重起 .adr(adr), //地址 .din(dat_i), //输入的数据 .dout(dat_o), //输出的数据 .cyc(cyc), .stb(stb), .we(we), .sel(), .ack(ack), //应答 .err(1'b0), .rty(1'b0) ); //连接 i2c 接口 i2c_master_top i2c_top ( //连接到 master 模拟模块部分 .wb_clk_i(clk), //时钟 .wb_rst_i(1'b0), //同步重起位 .arst_i(rstn), //异步重起 .wb_adr_i(adr[2:0]), //地址输入 .wb_dat_i(dat_o), //数据输入接口 .wb_dat_o(dat_i), //数据从接口输出 .wb_we_i(we), //写使能信号 .wb_stb_i(stb), //片选信号，应该一直为高 .wb_cyc_i(cyc), .wb_ack_o(ack), //应答信号输出到 master 模拟模块 .wb_inta_o(inta), //中断信号输出到 master 模拟模块第 4 章模拟 I 2 C 协议 ·121· //输出的 i2c 信号，连接到 slave 模拟模块 .scl_pad_i(scl), .scl_pad_o(scl_o), .scl_padoen_o(scl_oen), .sda_pad_i(sda), .sda_pad_o(sda_o), .sda_padoen_o(sda_oen) ); //连接到 slave 模拟模块 i2c_slave_model #(7'b1010_000) i2c_slave ( .scl(scl), .sda(sda) ); //为 master 模拟模块产生 scl 和 sda 的三态缓冲 assign scl = scl_oen ? 1'bz : scl_o; // create tri-state buffer for i2c_master scl line assign sda = sda_oen ? 1'bz : sda_o; // create tri-state buffer for i2c_master sda line //上拉 pullup p1(scl); // pullup scl line pullup p2(sda); // pullup sda line //初始化 initial begin $display("n 状态: %t I2C 接口测试开始！nn", $time); // 初始值 clk = 0; //重起系统 rstn = 1'b1; // negate reset #2; rstn = 1'b0; // assert reset repeat(20) @(posedge clk); rstn = 1'b1; // negate reset $display("状态: %t 完成系统重起！", $time); @(posedge clk); // 对接口编程 // 写内部寄存器 // 分频 100M/100K5=O'200=h'C8 u0.wb_write(1, PRER_LO, 8'hc7); u0.wb_write(1, PRER_HI, 8'h00); $display("状态: %t 完成分频寄存器操作！", $time); //读分频寄存器内容 u0.wb_cmp(0, PRER_LO, 8'hc8); u0.wb_cmp(0, PRER_HI, 8'h00); $display("状态: %t 完成分频寄存器确认操作！", $time); //接口使能 u0.wb_write(1, CTR, 8'h80); $display("状态: %t 完成接口使能！", $time); // 驱动 slave 地址 // h'a0=b'1010_0000,地址+写状态，写入的地址为 h'50 u0.wb_write(1, TXR, 8'ha0); //命令内容为 b'1001_0000,产生开始位，并设置写状态 u0.wb_write(0, CR, 8'h90); $display("状态: %t 产生开始位, 然后写命令 a0(地址+写)，命令开始！", $time); // 检查状态位信息 // 检查传输是否结束 u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(0, SR, q); $display("状态: %t 地址驱动写操作完成！", $time); // 待写的地址为 h'01 u0.wb_write(1, TXR, 8'h01); // 产生写命令 b'0001_0000 u0.wb_write(0, CR, 8'h10); $display("状态: %t 待写地址为 01，命令开始！", $time); // 检查状态位 u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(0, SR, q); $display("状态: %t 写操作完成！", $time); // 写入内容 u0.wb_write(1, TXR, 8'ha5); u0.wb_write(0, CR, 8'h10); $display("状态: %t 写入内容为 a5，开始写入过程！", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 写 a5 到地址 h'01 中完成！", $time); // 写入下一个地址 5a u0.wb_write(1, TXR, 8'h5a); // present data // 写入并停止 u0.wb_write(0, CR, 8'h50); // set command (stop, write) $display("状态: %t 写 5a 到下一个地址,产生停止位！", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); // poll it until it is zero $display("状态: %t 写第二个地址结束！", $time); // 读 // 驱动 slave 地址 u0.wb_write(1, TXR, 8'ha0); u0.wb_write(0, CR, 8'h90); $display("状态: %t 产生开始位,写命令 a0 (slave 地址+write)", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); // poll it until it is zero $display("状态: %t slave 地址驱动完成！", $time); // 发送地址 u0.wb_write(1, TXR, 8'h01); u0.wb_write(0, CR, 8'h10); $display("状态: %t 发送地址 01！", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 地址发送完成！", $time); // 驱动 slave 地址，1010_0001,h'50+read u0.wb_write(1, TXR, 8'ha1); u0.wb_write(0, CR, 8'h90); $display("状态: %t 产生重复开始位, 读地址+开始位", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 命令结束！", $time); // 读数据 u0.wb_write(1, CR, 8'h20); $display("状态: %t 读+应答命令", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 读结束！", $time); // 检查读的内容 u0.wb_read(1, RXR, qq); if(qq !== 8'ha5) $display("n 错误: 需要的是 a5, received %x at time %t", qq, $time); // 读下一个地址内容 u0.wb_write(1, CR, 8'h20); $display("状态: %t 读+ 应答", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 第二个地址读结束！", $time); u0.wb_read(1, RXR, qq); if(qq !== 8'h5a) $display("n 错误: 需要的是 5a, received %x at time %t", qq, $time); // 读 u0.wb_write(1, CR, 8'h20); $display("状态: %t 读 + 应答", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 第三个地址读完成！", $time); u0.wb_read(1, RXR, qq); $display("状态: %t 第三个地址内容是 %x ！", $time, qq); // 读 u0.wb_write(1, CR, 8'h28); $display("状态: %t 读 + 不应答！", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 第四个地址读完成！", $time); u0.wb_read(1, RXR, qq); $display("状态: %t 第四个地址内容为 %x ！", $time, qq); // 检查不存在的 slave 地址 // drive slave address u0.wb_write(1, TXR, 8'ha0); u0.wb_write(0, CR, 8'h90); $display("状态: %t 产生开始位, 发送命令 a0 (slave 地址+写). 检查非法地址！",$time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); // poll it until it is zero $display("状态: %t 命令结束！", $time); // 发送内存地址 u0.wb_write(1, TXR, 8'h10); u0.wb_write(0, CR, 8'h10); $display("状态: %t 发送 slave 内存地址 10！", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); $display("状态: %t 地址发送完毕！", $time); // slave 发送不应答 $display("状态: %t 检查不应答位！", $time); if(!q[7]) $display("n 错误: 需要 NACK, 接收到 ACKn"); // 从 slave 读数据 u0.wb_write(1, CR, 8'h40); $display("状态: %t 产生'stop'位", $time); u0.wb_read(1, SR, q); while(q[1]) u0.wb_read(1, SR, q); // poll it until it is zero $display("状态: %t 结束！", $time); #25000; // wait 25us $display("nn 状态: %t 测试结束！", $time); $finish; end endmodule 复制代码* 0
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