I2C控制lP在成像系統中的應用

1 IP的硬件結構及寄存器

1.1 IP硬件結構

IP內部結構如圖1所示。主要由波特率時鐘寄存器、寄存器組控制器、并行I／O接口、I2C可編程接口、I2C接口引擎5個模塊組成。

波特率時鐘產生器用來產生I2C IP工作的基本時鐘頻率；寄存器組控制器用來對寄存器進行設置，設置數據通過并行I／O接口傳送到該模塊中；并行I／O接口模塊用來處理可編程接口模塊傳送過來的命令；I2C可編程接口模塊用來設置IP各個寄存器的地址；I2C接口引擎模塊執行I2C總線上數據的傳輸。

1.2 寄存器結構

I2C控制IP主要由6個寄存器構成，如表1所列。通過對寄存器的讀寫可以方便地控制I2C總線數據的傳輸，從而實現NiosII處理器與設備之間的通信。數據寄存器用來存放I2C總線上要傳送的數據；波特率產生模塊，波特率時鐘寄存器和時鐘寄存器共同決定I2C總線上SCL的頻率。SCL的計算公式為其中System_clk是系統時鐘；Value是時鐘寄存器的值；divider是波特率時鐘寄存器的值所對應的分頻數(寄存器的值與分頻數相差為1，如寄存器設置為0，則分頻數為1；寄存器設置為1，則分頻數值為2)。

本地地址寄存器、控制寄存器、狀態寄存器的詳細介紹略――編者注。

2 I2C控制lP在成像系統中的應用

在成像系統中，CMOS傳感器應用非常普遍。這些傳感器大多數都自帶I2C串行通信接口，本文以MT9M011為例介紹I2C控制IP在成像系統中的應用。MT9M011傳感器根據讀寫位數可分為兩種方式：16位數據讀寫方式和8位數據讀寫方式。這里選用曝光寄存器，采用16位讀寫方式進行操作，時序如圖2所示。

從設備地址(寫模式)與從設備地址(讀模式)高7位為從器件地址，第8位是讀寫控制位(R／W)，它控制數據的傳輸方向。

向曝光寄存器0x09寫入數據：主器件啟動傳輸，然后發送它所要尋址的從設備地址(寫模式)。MT9M011監視總線，當其地址與傳送的從器件地址相符時，響應一位應答信號，接著主器件發送曝光寄存器地址，MT9M011再次應答，在向曝光寄存器中寫入16位數據后主器件停止寫數據。每傳送8位數據，從器件MT9M011都會產生一位應答信號。