EEPROM读写控制器学习小结

    

   花了近两三个星期，从夏宇闻的书中一行行敲下代码，然后再在questasim仿真器下进行修改、编译和仿真。出现了很多错误，一一改正，学到了不少东西，由于记性太烂，过后即忘，逼着自己写下自己从中学到的知识点，以及一些自己的心得。

 

EEPROM行为模型：

1.       首先用verilog编写出eeprom的行为模型，因为我们在这里主要是设计读写控制器，eeprom只是仿真时需要的，所以只需要编写出其行为模型。我们可以用延时控制语句，事件控制语句。

2.       EEPROM有一个输入端口scl，和一个双向端口sda。

3.       EEPROM中的寄存器有地址寄存器（address），控制字节寄存器（ctrl_byte)，数据字节寄存器（data_byte)，以及状态寄存器，还有一个outflag寄存器，控制sda的双向端口特性。

4.       由于其不必综合，我们首先将其中的所有寄存器、存储单元都初始化。

EEPROM的读写时序是这样的：

Ø  scl作为串行的时钟信号在时钟为高电平时，如果检测到sda的上升沿，开始启动。

Ø  之后sda在低电平时给其赋值，在scl高电平到来时其已经稳定，并且在scl高电平期间保持不变。所以可在@posedgescl时将sda的值赋给eeprom中的地址或者数据寄存器。

Ø  写EEPROM用到shift_in这个任务，这个任务有输出shift，需要注意的是只有当任务全部执行完，输出才会传递到参数中。如：shiftin(ctrl_byte)，尽管在任务执行的过程中shift值在不断变化，但ctrl_byte只在任务完成后才改变。

Ø  当从EEPROM中读出数据时，此时outflag有效，sda在scl为低电平时将寄存器中的数据通过shift_out任务传送至sda。

Ø  在scl的高电平如果检测到sda的上升沿，则数据传输结束。

 

EEPROM读写控制器的可综合Verilog代码：

1.       基本原理：在写的过程中，包括写入地址，写入数据，将从信号源来的并行地址信号，并行数据信号转变成串行的SDA信号，输入到EEPROM中

在读的过程中，接受由EEPROM来的SDA信号，将其转变为并行数据信号输出。

2.       Input：WR，RD，ADDRESS，CLK，RESET

          Output：SCL，ACK

          Inout：SDA，DATA

3.       读写控制的状态机。

是读写控制器的主状态，在ctrl_write这个状态中，需要将输入的控制信号转变为SDA。                    

 

在这个设计中用到了几个嵌套状态机: 启动任务，串行转并行任务，并行转串行任务，结束任务。

 

这里说明一点，并不是所有的任务都是不可综合的，只要任务中没有延时控制语句，时间控制语句，是可以综合的。这里的所有人物都是always语句块，是可以综合的。

 

这里是如何控制双向端口SDA取各种数据呢？用组合逻辑实现！

1，当写数据的时候，SDA就接受外部传来的数据。

2，当读数据的时候SDA接收由EEPROM传来的数据，

3，由于SDA控制读写的开始和结束，SDA也应产生开始和结束的信号。

其verilog代码如下：

//  串行数据在开关的控制下有顺序地输入输出

assign sda1 = (link_head) ?     head_buf[1]        :     1'b0;

assign sda2 = (link_write) ?     sh8out_buf[7]     :      1'b0;

assign sda3 = (link_stop)  ?  stop_buf[1]         :      1'b0;

assign sda4 = (sda1 | sda2 |sda3);

assign SDA  = (link_sda)  ?     sda4                     :      1'bz;

assign DATA = (link_read)      ?     data_from_rm     :      8'hzz;

 

最后是仿真信号源的verilog代码模型：

 

1.       首先产生时钟信号。

2.       数据信号和地址信号首先按照16进制的格式事先存放在dat数据文件中，分别可命名为addr.dat和data.dat.

3.       初始化时将这两个文件中的数据分别存放到寄存器组中。

$readmemh("C:/questasim_10.1c/examples/work/eeprom_top/addr.dat",addr_mem);   // 地址数据存入地址存储器。

$readmemh("C:/questasim_10.1c/examples/work/eeprom_top/data.dat",data_mem);   //写入EEPROM的数据存入数据存储器。

4.       将要写入EEPROM的数据和地址都存放在一个文件中

OUTFILE= $fopen("C:/questasim_10.1c/examples/work/eeprom_top/eeprom.dat");

$fdisplay(OUTFILE, “%oh  %oh” , ADDR, data_to_eeprom);

$fclose(OUTFILE)

5.       然后依次读出数据，给出地址从eeprom中读出数据，读出数据之后与存储在文件中的数据进行比较，如果一致则说明读写正确。