基于NiosII的I2C总线接口的实现

行操作，只到接口处于“0”状态时为止；Address_Re为数据寄存器，用于存放NiosⅡ要访问AT24C02A器件内部单元的地址数据；CONtrol_Re为控制寄存器，控制着接口电路启动或停止，“1”为启动，“0”停止；Data_Re为数据寄存器，用于存放传输的数据；Con_r／w_Re为控制寄存器，控制数据的传输方向，高电平为读(输入)，低电平为写(输出)。

3．2 逻辑功能模块设计

在接口电路中，除了定义接口电路的寄存器组之外，还要利用硬件描述语言来描述接口电路要实现的功能，即逻辑功能模块的设计。接口电路要完成的主要功能是，用接口电路产生如图3所示的时序，成功读写外部存储器件。在本设计中，采用了有限状态机来实现这一功能，图3为本设计的各个状态之间转换状态图：当NiosⅡ要交换数据时，首先要读State_Re的值，并判定电路是否为“空闲”状态，只有状态机处在空闲状态，才允许进行一次读写操作，并修改状态寄存器的值为“忙”状态；当完成一次读写操作时，修改状态寄存器的值为“闲”状态。

4 在NiosⅡIDE环境中软件设计

打开NiosⅡEDS，并点击new菜单建立工程文件，在IDE环境中完成接口电路驱动程序编写。驱动程序主要的任务，是判断接口电路所处的状态，当接口电路处于“闲”状态时，设置好接口电路中的寄存器中的值，并启动一次读写操作。图4为驱动程序的算法流程图。

5 测试结果

为了验证设计的正确性，对以上设计进行测试。在测试的过程中，可以利用嵌入式逻辑分析仪(SigalTapⅡLogic Analyzer)来分析信号时序，打开工程文件，点击File菜单，为本设计新建一个矢量波形文件(Vectorwaveform File)，把要测试的信号添加到此文件中来，并设置好相关参数，保存并编译系统，然后把系统的配制文件下载到EP1C6Q240C8可编程器件中等待调试，最后，在：NiosⅡ的ID E中，把驱动程序下载到可编程器件中，并在QuartusⅡ软件中打开矢量波形文件，观察被测信号的时序，图5为接口电路把数据为“11111111”写到地址为“10101010”单元中的时序图。从图可以看出，启动时序、数据传输时序和停止时序都满足I2C通信协议要求，验证了本接口电路的正确性。

6 结束语

本文在讨论了I2C通信协议的基础上，重点介绍了AT24C02A读写接口电路设计方法，包括接口电路的寄存器定义、逻辑功能模块设计和驱动程序的编写，并利用嵌入式逻辑分析仪(SigalTapⅡLogic Analyzer)对本接口电路进行测试，测试结果表明，本设计满足设计要求，并在实际电路中得到应用。