Adam Taylor玩转Microzed系列第81部分 - FPGA/ASIC技术 -

到目前为止的文章中，我们已经研究了MicroZed开发板上使用以太网的数据传输问题。我们还没有涉及片上外设通信的问题：实时时钟，非易失内存以及独特的传感器。这些通信涉及到I2C或者SPI总线。下面我们就来看看两者：

I2C（内部集成电路，通常发音为“I方C”）接口是一个多主机、2线的串行总线，由飞利浦公司于20世纪80年代开发，目的是开发出和SPI有类似作用的总线。由于2线的特征，其只有半双工模式。它的优势在于：你减少了2个管脚——在20世纪80年代，40管脚的DIP封装就被认为“很大”了，在当时减少2个管脚起到的作用比如今可大的多了。I2C标准得以延续至今源于它的经济和实用性。

Zynq SoC的PS(处理器系统)结合了两个I2C和两个SPI外设接口，其可以和MIO或者Zynq PL（可编程逻辑）上的EMIO接口，如下图所示：

 

驱动和配置OLED显示模块是在ZedBoard上演示SPI使用的最佳范例。然而MicroZed板上并没有OLED模块，我们可以方便的使用一个Digilent OLED PMOD。我们所要做的仅仅是映射I/O管脚即可。

 

 

Digilent OLED PMOD模块

MicroZed板通过SPI总线和OLED模块通信。然而它还需要一些其它的控制信号来正确地和设备接口：一个电源使能、OLED使能和一个数据/命令标志线。通信协议如下图所示：

 

 

正确的驱动OLED需要以下管脚：

名称

 

ZedBoard板管脚

 

功能

 

VDD

 

U12

 

控制器PSU使能

 

VBAT

 

U11

 

OLED PSU使能

 

RES

 

U9

 

低电平复位

 

D/C

 

U10

 

数据/控制（低电平）

 

SCK

 

AB12

 

SPI 时钟

 

SDO

 

AA12

 

SPI 数据

 

 

为了实现OLED显示，我实例化了一个基于ZedBoard板的Vivado设计，使能SPI0，并且将其连接到EMIO，而不是GPIO。我也定义了四个GPIO EMIO管脚用作OLED的保留接口。

 

在下图中可以看到这个：

 

在我们创建系统、输出到硬件、开发软件来控制我们的SPI应用之前，我们必须定义SPI时钟频率。该任务被Vivado和SDK分割了，因此我需要解释必要的东西：

从模块图中打开Zynq处理器系统自定义界面，选择“时钟配置”。在基本时钟标签页，处于IO外设之下，你会看到SPI时钟。该选项使你拥有选择锁相环（本例中为IO PLL）、所需频率和真实频率的能力。在我的系统中，所需频率和真实频率分别是166MHz和160MHz。点击“高级时钟”显示更多信息。

 

本例中为了获得一个1600MHz的PLL频率，IO锁相环将33.333MHz的输入时钟频率（显示在图中最上面）倍频48倍，之后进行10分频——如上表SPI外设时钟行中的“First divisor”栏所示——来产生一个160MHz的SPI时钟。选择“重载”来更改这些数字。然而进行该操作的时候必须小心。结合波特率分频器，我们在SPI配置寄存器中设置它，我们可以设置最适合目标外设的SPI频率。以OLED为例，我们需要操作在3MHz以下，因此我们使用一个最小为64的分频器来把160MHz降到3MHz。

本系列的下一期博客中将会研究相关的软件开发。

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