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1IP的硬件结构及寄存器.doc

1IP的硬件结构及寄存器

平凡的程序员小强
2018-09-04 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《1IP的硬件结构及寄存器doc》,可适用于工程科技领域

资料来源电子下载网下载时间::本文地址http:ujjcomshejiqianrushihtmlIP的硬件结构及寄存器摘要:详细介绍一种IC控制IP的工作原理及其可编程寄存器给出该IP在CMOS数字成像中的应用实例。该实例基于可编程片上系统(SOPC)技术设计在NiosIIIDE中通过编写程序来实现系统功能并通过QuartusII软件自带的SignalTapII进行验证。结果表明在CMOS成像领域选用该IP核系统能充分利用SOPC技术的优势具有扩展性好、控制灵活、开发周期短等特点。关键词:SOPCIC控制IPCMOS中图分类号:TP文献标识码:ANiosIIbasedICControllerIPandItsApplicationinImagingSystem※HeBei,GongXiangdong,ZengZhenxing(CollegeofElectronicScienceandTechnology,ShenzhenUniversity,Shenzhen,China)Abstract:TheworkingprincipleofanICcontrollerIPcoreisintroduced,andtheprogrammableregistersoftheIPcorearedescribedThepapergivesanapplicationinstanceofCMOSdigitalimagingbasedonsystem�on�a�programmable�chip(SOPC)technology,andrealizesthefunctionbyprogrammingCcodeinNiosIIIDEsoftwareThesystemistestedbySiganalTapIIofQuartusIIThesystemtakingadvantageofSOPCtechnologybyusingtheICIP,experimentalresultsshowthatithasthecharacteristicsofgoodexpansibility,controlflexibility,shorter  timeandsoonKeywords:SOPCICcontrollerIPCMOS IP的硬件结构及寄存器 IP硬件结构  IP内部结构如图所示。主要由波特率时钟寄存器、寄存器组控制器、并行IO接口、IC可编程接口、IC接口引擎个模块组成。图 ICControllerIP结构图  波特率时钟产生器用来产生ICIP工作的基本时钟频率寄存器组控制器用来对寄存器进行设置设置数据通过并行IO接口传送到该模块中并行IO接口模块用来处理可编程接口模块传送过来的命令IC可编程接口模块用来设置IP各个寄存器的地址IC接口引擎模块执行IC总线上数据的传输。 寄存器结构  IC控制IP主要由个寄存器构成如表所列。通过对寄存器的读写可以方便地控制IC总线数据的传输从而实现NiosII处理器与设备之间的通信。数据寄存器用来存放IC总线上要传送的数据波特率产生模块波特率时钟寄存器和时钟寄存器共同决定IC总线上SCL的频率。SCL的计算公式为。其中Systemclk是系统时钟Value是时钟寄存器的值divider是波特率时钟寄存器的值所对应的分频数(寄存器的值与分频数相差为如寄存器设置为则分频数为寄存器设置为则分频数值为)。表 IP寄存器描述  本地地址寄存器、控制寄存器、状态寄存器的详细介绍略――编者注。 IC控制IP在成像系统中的应用  在成像系统中CMOS传感器应用非常普遍。这些传感器大多数都自带IC串行通信接口本文以MTM为例介绍IC控制IP在成像系统中的应用。MTM传感器根据读写位数可分为两种方式:位数据读写方式和位数据读写方式。这里选用曝光寄存器采用位读写方式进行操作时序如图所示。图 MTM读写时序  从设备地址(写模式)与从设备地址(读模式)高位为从器件地址第位是读写控制位(RW)它控制数据的传输方向。  向曝光寄存器x写入数据:主器件启动传输然后发送它所要寻址的从设备地址(写模式)。MTM监视总线当其地址与传送的从器件地址相符时响应一位应答信号接着主器件发送曝光寄存器地址MTM再次应答在向曝光寄存器中写入位数据后主器件停止写数据。每传送位数据从器件MTM都会产生一位应答信号。  从曝光寄存器x读出数据:开始部分与写数据时序是相同的当主器件发送完从设备地址(写模式)和寄存器地址后需要重新启动并发送从设备地址(读模式)然后才能从寄存器中读出数据。每读完字节数据主器件都会产生位应答信号。当位数据被读出后主器件发送位非应答信号传输结束。 IP应用实例 硬件设计本文使用IC控制IP对图像传感器MTM寄存器进行并行配置。硬件设计基于SOPC技术将系统组件库提供的位NiosII软核处理器、SDRAM接口模块、TIMER定时器模块(提供SignaltapII中对信号进行采样的频率)、PIO模块以及IC控制IP(配置为主设备)集成在一块FPGA内。QuartusII顶层原理略――编者注。 软件设计  软件的编写有两种方式:一种是对IC控制IP应用程序编程接口(API)函数的操作另一种是利用Altera提供的读写函数对寄存器进行操作。为了提高系统运行的速度采用第二种方法。系统软件部分是在NiosIIIDE中通过编写C代码完成的。  对CMOS寄存器的并行配置程序主要包括以下两个部分:①IP初始化设置:包括设置波特率、设置本地址寄存器、设置时钟寄存器值。②选择CMOS对其寄存器进行读写选择CMOS对其寄存器进行读写。寄存器选择曝光寄存器。关键代码如下:初始化代码IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)选择本地地址寄存器IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)设置本地地址寄存器的值为xIOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xa)选择时钟寄存器IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xd)设置时钟寄存器的值……写入数据while{  IOWRALTERAAVALONPIODIRECTION(OPTIONBASE,)  IOWRALTERAAVALONPIODATA(OPTIONBASE,)使能CMOS  checkBus()监测总线忙闲  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xBA)传送写控制字节  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xc)设置控制寄存器  checkProgress()监测写控制字节是否传完  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)选择配置CMOS曝光寄存器  checkProgress()  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)写入数据  ……  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xc)写数据传输停止读出数据  ……  OWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,xBB)传送读控制字节  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)设置控制寄存器  checkProgress()监测读控制字节是否传完  IOWRDIRECT(ICMASTERBASE,x,x)设置控制寄存器  readdata=IORDDIRECT(ICMASTERBASE,x)读出数据  checkProgress()  ……  IOWRALTERAAVALONPIODATA(OPTIONBASE,)使能CMOS  ……对CMOS的读写方式同CMOS}查询状态寄存器voidcheckBus(){  intbusStat  busStat=IORDDIRECT(ICMASTERBASE,x)x  while(busStat!=x){    usleep()    busStat=IORDDIRECT(ICMASTERBASE,x)x      if(busStat==)        break    }  }voidcheckProgress(){  intpin  pin=IORDDIRECT(ICMASTERBASE,x)x  while(pin==x){    usleep()    pin=IORDDIRECT(ICMASTERBASE,x)x    if(pin==)      break  }}  函数checkBus查询状态寄存器的BB来判断IC总线忙闲状态checkProgres函数查询状态寄存器的PIN来判断总线数据是否传输完成。为了便于观察读出的数据和写入的数据是否一致通常将程序包含在while语句中。 实验验证  将硬件系统生成的下载文件烧写到FPGA芯片上并运行C代码程序用QuartusII自带的SignaltapII逻辑分析仪对IC总线上的数据进行观察。图为所得到的波形信号由上至下分别为CMOSCMOS上的IC总线信号msclk、msda、msclk、msda。前半部分给CMOS写入x、x然后读出后半部分对CMOS写入相同的数并读出。此波形满足MTM图像传感器时序读写要求。图 MTM读写时序图 系统扩展  在需要多路CMOS配置的应用中使用该IC控制IP可以很容易地实现多路并行CMOS寄存器配置。例如路并行CMOS配置系统:在电路板上焊接片CMOS传感器芯片通过对分配器路信号的控制将使能并行加载到块CMOS芯片路控制信号和使能信号通过对SOPC系统的PIO接口模块的控制来实现配置数据的传输则在IC控制IP的控制下完成。电路板结构简单系统容易实现。结语  本文所介绍的ICIP可作为自定义组件加载到SOPC系统中使系统的设计更为灵活功能扩展上具有较大的潜力。在采用CMOS图像传感器的成像系统中IC接口应用普遍本文通过给出该IP应用实例说明了该IP的使用具有广阔的前景和较高的应用价值。编者注:本文为期刊缩略版全文见本刊网站(wwwmesnetcomcn)。参考文献王刚基于FPGA的SOPC嵌入式系统设计与典型实例M北京:电子工业出版社,林鹏,姚耐军基于SOPC数据采集系统的研究J天津理工大学学报,,():张涛,郑冬军,王婧基于CMOS技术的IC总线接口实现方法J电子工程师,,():全庆华单片机与IC总线应用浅谈J科技信息,:愈金强用FPGA实现IC总线接口J电子科学,:SystemLevelSolutionsIncIPCoreICController[EBOL[http:wwwslscorpcompagesipiccontrollerslsPhp贺贝(研究生),主要研究领域为光电子技术。(收稿日期:)推荐阅读:(按住Ctrl鼠标左键点击标题可以打开详细内容)、IC检测方法、什么是遥感技术、什么是无线网址、制冷设备维修技巧、什么是色温、手机RF设计问答、微波简史、微波小知识、卫星导航知识、卫星与遥感技术

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