2.2　接口模塊的設(shè)計(jì)

根據(jù)SHT11的描述，確定該模塊與Avalon所需要的接口信號(hào)。通過(guò)使用較少的信號(hào)來(lái)處理讀寫。系統(tǒng)通過(guò)時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線和SHT11相連，根據(jù)時(shí)鐘的時(shí)序向數(shù)據(jù)線寫命令，SHT11通過(guò)數(shù)據(jù)線輸出數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)模塊的輸入信號(hào)為：clk，sysclk, n_rest， data_i，data_o，wr，rd, addr。輸出信號(hào)為：SCK,DATA(DATA是雙向數(shù)據(jù)線)。端口信號(hào)的部分說(shuō)明如下：

moduleSHT11(

clk,//系統(tǒng)時(shí)鐘

n_rest,//系統(tǒng)復(fù)位

data_i,//Avalon寫數(shù)據(jù)總線

data_o,//Avalon讀數(shù)據(jù)總線

wr,//Avalon寫請(qǐng)求

rd,//Avalon讀請(qǐng)求

sysclk,//系統(tǒng)時(shí)鐘

addr，//Avalon地址總線

SCK,//時(shí)鐘線輸出

DATA,//數(shù)據(jù)輸入輸出(雙向)

);

2.3　行為模塊的實(shí)現(xiàn)

行為模塊實(shí)現(xiàn)的是SHT11的功能。該部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)SHT11的控制。設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制的規(guī)范以及時(shí)序的要求來(lái)編寫。設(shè)計(jì)的過(guò)程中，信號(hào)的控制較為復(fù)雜，但在時(shí)序邏輯中，這又十分重要?？梢栽O(shè)定一系列的寄存器，作為訪問(wèn)硬件的通道[78]。

根據(jù)其驅(qū)動(dòng)規(guī)范，不同的命令實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。傳輸開始時(shí)，應(yīng)該發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。啟動(dòng)信號(hào)包括時(shí)鐘線為高，數(shù)據(jù)線由高變低，并在下一個(gè)時(shí)鐘線為高的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)線變高。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)開始后，輸入相應(yīng)指令(包含3位地址和5位命令)，通過(guò)數(shù)據(jù)線，確定接收到ACK信號(hào)后，表示SHT11已經(jīng)正確接收命令。待一定的時(shí)間后，當(dāng)數(shù)據(jù)線由高拉低后開始信號(hào)的傳輸。系統(tǒng)通過(guò)確認(rèn)數(shù)據(jù)線上的ACK來(lái)確定每個(gè)字節(jié)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸完畢，進(jìn)行CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)完畢后，ACK為高，結(jié)束傳輸。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用嵌套狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)邏輯。根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制器的讀寫命令及讀寫時(shí)序，采取不同狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。輸入命令之后，根據(jù)不同的讀寫請(qǐng)求，進(jìn)入不同的狀態(tài)機(jī)。

圖2　狀態(tài)機(jī)

通過(guò)rd和wr以及地址addr控制數(shù)據(jù)線的讀寫。當(dāng)addr=1wr，則向數(shù)據(jù)線寫數(shù)據(jù)(data_i)，data_i的輸入格式是crc(1位)wr_data(16位)command(2位)，當(dāng)addr=0wr，進(jìn)入狀態(tài)機(jī);當(dāng)addr=2rd，從數(shù)據(jù)線讀取數(shù)據(jù)data_o。

設(shè)內(nèi)部寄存器command，根據(jù)不同的命令，進(jìn)入不同的狀態(tài)機(jī)循環(huán)：若command為01，通過(guò)數(shù)據(jù)線向寄存器寫數(shù)據(jù);若command為10，通過(guò)數(shù)據(jù)線從寄存器讀數(shù)據(jù);若command為其他，則讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)傳送8位數(shù)據(jù)后，需判斷雙向數(shù)據(jù)線DATA的ACK信號(hào)的高低，當(dāng)接收到ACK信號(hào)時(shí)，再根據(jù)相應(yīng)的命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，需要經(jīng)行CRC校驗(yàn)。圖3是仿真時(shí)序圖，實(shí)現(xiàn)向寄存器寫數(shù)據(jù)的功能。