NiosII的I2C控制IP及其在成像系統(tǒng)中的應(yīng)用

2 I2C控制IP在成像系統(tǒng)中的應(yīng)用
在成像系統(tǒng)中，CMOS傳感器應(yīng)用非常普遍。這些傳感器大多數(shù)都自帶I2C串行通信接口，本文以MT9M011為例介紹I2C控制IP在成像系統(tǒng)中的應(yīng)用。MT9M011傳感器根據(jù)讀寫(xiě)位數(shù)可分為兩種方式：16位數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式和8位數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式。這里選用曝光寄存器，采用16位讀寫(xiě)方式進(jìn)行操作，時(shí)序如圖2所示。

從設(shè)備地址(寫(xiě)模式)與從設(shè)備地址(讀模式)高7位為從器件地址，第8位是讀寫(xiě)控制位(R／W)，它控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。
向曝光寄存器Ox09寫(xiě)入數(shù)據(jù)：主器件啟動(dòng)傳輸，然后發(fā)送它所要尋址的從設(shè)備地址(寫(xiě)模式)。MT9M011監(jiān)視總線(xiàn)，當(dāng)其地址與傳送的從器件地址相符時(shí)，響應(yīng)一位應(yīng)答信號(hào)，接著主器件發(fā)送曝光寄存器地址，MT9M011再次應(yīng)答，在向曝光寄存器中寫(xiě)入16位數(shù)據(jù)后主器件停止寫(xiě)數(shù)據(jù)。每傳送8位數(shù)據(jù)，從器件MT9M011都會(huì)產(chǎn)生一位應(yīng)答信號(hào)。
從曝光寄存器0x09讀出數(shù)據(jù)：開(kāi)始部分與寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序是相同的，當(dāng)主器件發(fā)送完從設(shè)備地址(寫(xiě)模式)和寄存器地址后，需要重新啟動(dòng)，并發(fā)送從設(shè)備地址(讀模式)，然后才能從寄存器中讀出數(shù)據(jù)。每讀完1字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件都會(huì)產(chǎn)生1位應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)16位數(shù)據(jù)被讀出后，主器件發(fā)送1位非應(yīng)答信號(hào)，傳輸結(jié)束。

3 IP應(yīng)用實(shí)例
3．1 硬件設(shè)計(jì)
本文使用I2C控制IP對(duì)圖像傳感器MT9M01l寄存器進(jìn)行并行配置。硬件設(shè)計(jì)基于SOPC技術(shù)，將系統(tǒng)組件庫(kù)提供的32位Nios II軟核處理器、SDRAM接口模塊、TIMER定時(shí)器模塊(提供SignaltapII中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的頻率)、PI0模塊以及I2C控制IP(配置為主設(shè)備)集成在一塊FPGA內(nèi)。QuartusII頂層原理略――編者注。
3．2 軟件設(shè)計(jì)
軟件的編寫(xiě)有兩種方式：一種是對(duì)I2C控制IP應(yīng)用程序編程接口(API)函數(shù)的操作；另一種是利用Altera提供的讀寫(xiě)函數(shù)對(duì)寄存器進(jìn)行操作。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的速度，采用第二種方法。系統(tǒng)軟件部分是在NiosII IDE中，通過(guò)編寫(xiě)C代碼完成的。
對(duì)CMOS寄存器的并行配置程序主要包括以下兩個(gè)部分：
①I(mǎi)P初始化設(shè)置：包括設(shè)置波特率、設(shè)置本地址寄存器、設(shè)置時(shí)鐘寄存器值。
②選擇CMOS1，對(duì)其寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)；選擇CMOS2，對(duì)其寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)。寄存器選擇曝光寄存器。
關(guān)鍵代碼如下：



函數(shù)checkBus查詢(xún)狀態(tài)寄存器的BB來(lái)判斷I2C總線(xiàn)忙／閑狀態(tài)，checkProgres函數(shù)查詢(xún)狀態(tài)寄存器的PIN來(lái)判斷總線(xiàn)數(shù)據(jù)是否傳輸完成。為了便于觀(guān)察讀出的數(shù)據(jù)和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)是否一致，通常將程序包含在while語(yǔ)句中。