基于Avalon總線SHT11溫濕度傳感器自定義IP核開發(fā)流程

2.2　接口模塊的設(shè)計

根據(jù)SHT11的描述，確定該模塊與Avalon所需要的接口信號。通過使用較少的信號來處理讀寫。系統(tǒng)通過時鐘線、數(shù)據(jù)線和SHT11相連，根據(jù)時鐘的時序向數(shù)據(jù)線寫命令，SHT11通過數(shù)據(jù)線輸出數(shù)據(jù)。設(shè)計模塊的輸入信號為：clk，sysclk, n_rest， data_i，data_o，wr，rd, addr。輸出信號為：SCK,DATA(DATA是雙向數(shù)據(jù)線)。端口信號的部分說明如下：

moduleSHT11(

clk,//系統(tǒng)時鐘

n_rest,//系統(tǒng)復(fù)位

data_i,//Avalon寫數(shù)據(jù)總線

data_o,//Avalon讀數(shù)據(jù)總線

wr,//Avalon寫請求

rd,//Avalon讀請求

sysclk,//系統(tǒng)時鐘

addr，//Avalon地址總線

SCK,//時鐘線輸出

DATA,//數(shù)據(jù)輸入輸出(雙向)

);

2.3　行為模塊的實現(xiàn)

行為模塊實現(xiàn)的是SHT11的功能。該部分是整個設(shè)計的核心，實現(xiàn)對SHT11的控制。設(shè)計時必須根據(jù)驅(qū)動控制的規(guī)范以及時序的要求來編寫。設(shè)計的過程中，信號的控制較為復(fù)雜，但在時序邏輯中，這又十分重要。可以設(shè)定一系列的寄存器，作為訪問硬件的通道[78]。

根據(jù)其驅(qū)動規(guī)范，不同的命令實現(xiàn)相應(yīng)的功能。傳輸開始時，應(yīng)該發(fā)出啟動信號。啟動信號包括時鐘線為高，數(shù)據(jù)線由高變低，并在下一個時鐘線為高的時候?qū)?shù)據(jù)線變高。當(dāng)啟動信號開始后，輸入相應(yīng)指令(包含3位地址和5位命令)，通過數(shù)據(jù)線，確定接收到ACK信號后，表示SHT11已經(jīng)正確接收命令。待一定的時間后，當(dāng)數(shù)據(jù)線由高拉低后開始信號的傳輸。系統(tǒng)通過確認(rèn)數(shù)據(jù)線上的ACK來確定每個字節(jié)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸完畢，進行CRC校驗。校驗完畢后，ACK為高，結(jié)束傳輸。

在進行設(shè)計時，采用嵌套狀態(tài)機來實現(xiàn)驅(qū)動邏輯。根據(jù)驅(qū)動控制器的讀寫命令及讀寫時序，采取不同狀態(tài)機來實現(xiàn)，如圖2所示。輸入命令之后，根據(jù)不同的讀寫請求，進入不同的狀態(tài)機。

圖2　狀態(tài)機

通過rd和wr以及地址addr控制數(shù)據(jù)線的讀寫。當(dāng)addr=1wr，則向數(shù)據(jù)線寫數(shù)據(jù)(data_i)，data_i的輸入格式是crc(1位)wr_data(16位)command(2位)，當(dāng)addr=0wr，進入狀態(tài)機;當(dāng)addr=2rd，從數(shù)據(jù)線讀取數(shù)據(jù)data_o。

設(shè)內(nèi)部寄存器command，根據(jù)不同的命令，進入不同的狀態(tài)機循環(huán)：若command為01，通過數(shù)據(jù)線向寄存器寫數(shù)據(jù);若command為10，通過數(shù)據(jù)線從寄存器讀數(shù)據(jù);若command為其他，則讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)傳送8位數(shù)據(jù)后，需判斷雙向數(shù)據(jù)線DATA的ACK信號的高低，當(dāng)接收到ACK信號時，再根據(jù)相應(yīng)的命令，進行數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，需要經(jīng)行CRC校驗。圖3是仿真時序圖，實現(xiàn)向寄存器寫數(shù)據(jù)的功能。