基于AM4376/79 ARM+FPGA的I2C通信案例分享

1.1                 I2C通信核心板簡介

本案例主要基于創龍科技的AM4376/AM4379 ARM Cortex-A9 + XilinxSpartan-6 FPGA處理器設計的異構多核工業級核心板進行講解：

創龍SOM-TL437xF是一款基于TI Sitara系列AM4376/AM4379 ARM Cortex-A9 + Xilinx Spartan-6 FPGA處理器設計的異構多核工業級核心板。核心板內部AM437x與Spartan-6通過GPMC、I2C通信總線連接。通過工業級B2B連接器引出LCD、CAMERA、GPMC、CAN等接口。核心板經過專業的PCB Layout和高低溫測試驗證，穩定可靠，可滿足各種工業應用環境。

用戶使用核心板進行二次開發時，僅需專注上層運用，降低了開發難度和時間成本，可快速進行產品方案評估與技術預研。

圖 1

圖 2

1.2                 I2C通信案例功能

案例功能：在FPGA端實現I2C Slave，并內置用戶可讀寫寄存器、LED寄存器、KEY寄存器。ARM端作為Master，可通過核心板內部與FPGA連接的I2C0接口讀寫FPGA端I2C Slave用戶可讀寫寄存器0x00，LED寫寄存器0x01點亮或熄滅FPGA端LED（寫1則點亮，寫0則熄滅），查看KEY寄存器0x02檢測FPGA端KEY狀態。

1.3                 I2C通信操作說明

將產品資料“4-軟件資料\Demo\FPGA\i2c_slave\bin\i2c_test_6slx16.bit”可執行程序加載至FPGA端。進入評估板文件系統后，執行如下命令可查看到I2C0總線上的掛載設備，其中0x2a為FPGA端I2C Slave的地址。

Target#mkdir/configfs

圖 3

執行如下命令進行用戶可讀寫寄存器0x00的讀寫測試。

Target#i2cset -f -y 0 0x2a 0x00 0x55          //往寄存器0x00寫0x55

Target#i2cget -f -y 0 0x2a 0x00                  //讀取寄存器0x00，值為0x55

圖 4

執行如下命令進行LED寄存器0x01的寫測試，實現FPGA端LED的亮滅控制。

Target#i2cset -f -y 0 0x2a 0x01 0xe0          //往LED寄存器0x01寫0xe0，點亮FPGA端LED5、LED6、LED7

Target#i2cset -f -y 0 0x2a 0x01 0x00          //往LED寄存器0x01寫0x00，熄滅FPGA端LED5、LED6、LED7

圖 5

執行如下命令進行KEY寄存器0x02的讀測試，實現FPGA端KEY的狀態檢測。

Target#i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //讀取KEY寄存器0x02，值為0xe0

圖 6

       按下FPGA端按鍵KEY6并保持按下狀態，再執行如下命令。

Target#i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //讀取KEY寄存器0x02，值為0xc0

圖 7

       按下FPGA端按鍵KEY7并保持按下狀態，再執行如下命令。

Target#i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //讀取KEY寄存器0x02，值為0xa0

圖 8

1.4                 I2C通信管腳約束

FPGA端管腳約束請查看產品資料“4-軟件資料\Demo\FPGA\i2c_slave\project\i2c_slave_6slx16\constraints\i2c_test.ucf”文件。

1.5                 I2C通信關鍵代碼

（1）   定義I2C、LED、KEY、時鐘IO。

圖 9hdl/i2c_test.v

（2）   輸出100MHz時鐘給I2C Slave模塊。

圖 10hdl/i2c_test.v

（3）   調用I2C Slave模塊。

圖 11hdl/i2c_test.v

I2C Slave模塊程序來源參考：https://opencores.org/projects/i2cslave。

（4）   根據LED寄存器的值控制LED，并將KEY狀態值保存至KEY寄存器。

圖 12hdl/i2c_test.v

（5）   設置I2C Slave地址為0x2a。

圖 13hdl/i2cslave/i2cSlave_define.v

RTL原理圖如下所示：

圖 14