基于Avalon总线SHT11温湿度传感器自定义IP核的开发流程

不同的读写请求，进入不同的状态机。

　　图2　状态机

　　通过rd和wr以及地址addr控制数据线的读写。当addr=1&&wr，则向数据线写数据(data_i)，data_i的输入格式是crc(1位)wr_data(16位)command(2位)，当addr=0&&wr，进入状态机;当addr=2& amp;&rd，从数据线读取数据data_o。

　　设内部寄存器command，根据不同的命令，进入不同的状态机循环：若command为01，通过数据线向寄存器写数据;若command为10，通过数据线从寄存器读数据;若command为其他，则读取数据。当传送8位数据后，需判断双向数据线DATA的ACK信号的高低，当接收到ACK信号时，再根据相应的命令，进行数据的传输。当数据传输完毕后，需要经行CRC校验。图3是仿真时序图，实现向寄存器写数据的功能。

　　2.4　软件设计

　　该部分可以直接在SOPC Builder 中添加设计好的IP核和Verilog HDL 语言描述的文件,并根据Avalon 总线传输规范设置好相关的信号线，如图4所示。这里要注意，使用的是从端口。完成后,将IP核添加至SOPC中,建立内嵌系统，并编译下载到FPGA 器件中。

　　图3　时序仿真图

　　图4　Avalon接口信号

　　由于在NiosII IDE 环境下可直接编写用户程序,所以可以不用编写驱动程序。在NiosII IDE 环境下,可直接调用函数IOWR (BASE,OFFSET,DATA) 和IORD(BASE ,OFFSET) 对内部寄存器进行读写。Avalon总线在wr和rd的控制下进行读写。

　　3　测试

　　农业智能大棚(该花卉的适宜温度是18 ℃，适宜湿度是58 RH)，也就是棚内维持在作物适宜生长的温度、湿度等。若有变化，其将会调节相应的外围设备，来保持最佳环境。在大棚中，在测试节点上，SHT11监测实时的温度和湿度，将数据送到nRF24L01，数据通过基站最终到达终端虚拟控制中心。其所获得的数据变化曲线如图5、图6所示。

　　图5　温度随时间的变化曲线图　            图6　湿度随时间的变化曲线图

　　结语

　　本文介绍了基于Avalon总线SHT11温湿度传感器自定义IP核的开发流程,利用有限状态机设计了驱动硬件逻辑，并且基于NiosII嵌入式处理器构建了一个用户定制的嵌入式系统。在SOPC中，设计人员可以灵活添加IP核，减轻设计负担，避免重复工作。