1. 掌握I2C通信协议。
2. 掌握I2C时序及使用方法。
3. 掌握QuartusII的使用方法。

1. iCore4 双核心板点击购买。
2. Blaster（或相同功能）仿真器点击购买。
3. JLINK（或相同功能）仿真器。
4. Micro USB线缆。
5. Keil MDK 开发平台。
6. Quartus开发平台。
7. 电脑一台。

• I2C是Inter-Integrated Circuit的缩写，是由Philips公司开发的一种简单的双向二线制同步串行总线。I2C通信的总线信号是双向的，但是对于通信的设备来说，有主从之分，支持一主多从或多主连接模式，这是由通信协议内部的设备地址所决定的。
• I2C的两条总线：一条SDA（Serial Data Line）,另一条SCL（Serial Clock）。其中，SCL总线方向总是由主机输向从机，在每个时钟上升沿到来时将数据写入每个从机设备中；SDA总线的方向是双向的，由主向从或由从向主，其数据的传输方向取决于命令内部的读写标志。其通信时序如图14-1所示：

• 如图14-1，SCL一般由主机驱动发向从机。下面对开始标志（START）后的第一个字节进行解析：该字节主要包含器件专用地址码（高7位）和数据方向标志位（低1位），其中，专用地址码的高4位为器件类型，由厂家制定，低3位为器件引脚定义，由使用者定义。数据方向标志位，‘0’表示数据方向由主向从，‘1’表示数据方向由从向主。
• 本实验通过FPGA建立的I2C模块对外提供SCL、SDA接口，与STM32的I2C总线相连接，Commix与STM32通过串口连接，实现三者之间的通信。本实验中，Commix向STM32发送数据STM32的RXD端口接收数据，然后通过I2C的数据总线（SDA）把数据发送至FPGA，STM32起到一个桥梁作用。程序运行后，FPGA收到数据后向STM32发送数据，经过STM32发送至Commix显示出来。下为实验原理图：

1、在每个SCL的上升沿锁存数据并将数据拼接成完整的字节，其代码如下：

always@(posedge scl or negedge rst_n)
	if(!rst_n)
	    begin
		i <= 5'd0;
		data <= 64'd0;
		data_in <= 64'd0;
		rx_ack <= 1'd0;
	    end
	else if(rx_en)
		begin
		    case(i)
			5'd0,5'd1,5'd2,5'd3,5'd4,5'd5,5'd6,5'd7；//移位完成数据接收
				begin
					i <= i + 1'd1;
					rx_ack <= 1'd0;
					data_in <= {data_in[62:0],sda};
				end
			5'd8:
				begin
					if(data_in[7:0] == 8'h0d)
						begin
							i <= 5'd9;
							rx_ack <= 1'd1;
							data <= data_in;
						end
					else
						begin
							i <= 5'd0;
						end
				end
			5'd9:begin
				rx_ack <= 1'd0;
				i <= 5'd0;
				end
			default:i <= 5'd0;
		endcase
	end	

2、在每个读命令到来时发送GINGKO，其代码如下：

always@(negedge scl or negedge rst_n)
	if(!rst_n)
	    begin
		j <= 4'd0;
		send_data <= 1'd1;
		tx_ack <= 1'd0;
		tx_cnt <= 3'd0;
		data_out <= GINGKO;
	    end
	else case(j)
		4'd0,4'd1,4'd2,4'd3,4'd4,4'd5,4'd6,4'd7:	//移位输出数据
		    begin
			if(tx_en)
			    begin
				j <= j + 1'd1;
				{send_data,data_out[47:1]} <= data_out;
				tx_ack <= 1'd0;
				end
			    end
		4'd8:begin
			if(tx_cnt == 3'd5)		//判断最后一个字节，停止发送
			    begin
				j <= j + 1'd1;
				tx_ack <= 1'd1;
				tx_cnt <= 3'd0;
			    end
			else 
			    begin
				j <= 4'd0;
				tx_ack <= 1'd0;	
				tx_cnt <= tx_cnt + 1'd1;
				end
			    end 
		4'd9:begin
				j <= 4'd0;
				tx_ack <= 1'd0;
				data_out <= GINGKO;
			     end
		4'd10:begin
				j <= 4'd0;
				tx_ack <= 1'd0;
		      end
	endcase	

图14-3

1. 将硬件正确连接，如图14-3所示。
2. 打开Commix串口精灵，找到对应的COM口打开。
3. 打开Keil MDK开发环境，并打开实验工程。
4. 烧写ARM程序到iCore4上。
5. 打开QuartusII开发环境，并打开实验工程。
6. 烧写FPGA程序到iCore4上。
7. 输入串口命令，观察实验现象。

六、实验现象

• 在Commix上发送命令后，对应的ARM和FPGA的LED灯亮，同时接收显示GINGKO。