zynq学习笔记——EMIO方式模拟SCCB时序进行读写操作

一、SCCB介绍

SCCB是OmniVision Serial Camera Control Bus的简称，即OV公司的串行摄像机控制总线。OV公司定义的SCCB是一个3线结构，但是，为了缩减Sensor的pin封装，SCCB大多采用2线方式。

开始传输数据

结束数据传输

传输规则

一个基本传输单元称作一个相

一个相包含总共9比特，前8比特为数据，第9比特为 Don't-Care bit 不关心比特，该第9比特的数据取决于

传输任务是读还是写。一个传输任务的最大相个数是3

3相写传输规则

提供些传输，主机能将1byte数据写至指定从机

ID Address表示指定从机的地址

Sub-address表示从机的寄存器

后面是数据，1字节数据

3个相为后一位都是Don't-Care bits

2相写传输规则

2相写传送是在2相读传送前的，它的目的是指明主机要从哪个从机的哪个寄存器读数据。

2相读传输规则

在2相读前面必须有2相写或者3相写，否则2相读没有办法读出哪个寄存器发的数据，主机必须将NA bit置为1（否则OV摄像头会把SIOD拉低）

“X”表示Don't-Care bit。意思是Master可以不关注此bit。从OV给的手册来看，Slave也可以驱动此bit为低，然后Master来确认响应。当然，Master也可以不关注。在SCCB手册中，这部分说的比较含糊，所以，简单来说，在SCCB中，Master不关注是否传输数据有错误发生。说实话，为了所做的设计可靠，还是应该关注的。

二、EMIO介绍

zynq的GPIO，分为两种，MIO(multiuse I/O)和EMIO(extendable multiuse I/O)

​

MIO分配在bank0和bank1直接与PS部分相连，EMIO分配在bank2和接和PL部分相连。除了bank1是22-bit之外，其他的bank都是32-bit。所以MIO有53个引脚可供我们使用，而EMIO有64个引脚可供我们使用。

使用EMIO的好处就，当MIO不够用时，PS可以通过驱动EMIO控制PL部分的引脚，接下来就来详细介绍下EMIO的使用。

EMIO的使用和MIO的使用其实是非常相似的。区别在于，EMIO的使用相当于，是一个PS + PL的结合使用的例子。所以，EMIO需要分配引脚，以及编译综合生成bit文件。

三、例子

1、新建vivado 工程，create一个block design，添加zynq PS核

2、运行自动连接

3、双击PS IP进行配置，增加三个EMIO，其中两个是SCCB的数据和时钟，另外一个拿来做复位

4、把新增的EMIO连接出来，并把时钟接好

5、增加一个clock IP,修改输出频率为24Mhz，把输出管脚接出

5、create HDL wrapper，生产HDL顶层文件，双击打开，可以看到刚才接出来的EMIO管脚名为gpio_0_tri_io

6、创建约束文件，我的摄像头的SIOD接到了W8，SIOC接到了V8，RESET接到AB11，XCLK接到W11

7、综合，生成bit文件，导出hardware并启动SDK，创建项目，添加如下代码

EMIO_init.h

#ifndef EMIO_INIT_H_
#define EMIO_INIT_H_

#include"xgpiops.h"

int EMIO_SCCB_init(void);


#define SIOD_PIN 	54
#define SIOC_PIN 	55
#define RESET_PIN 	56


#define DIRECTION_INPUT 0
#define DIRECTION_OUTPUT 1

void CLOCK_HIGH(void);

void CLOCK_LOW(void);

void DATA_HIGH(void);

void DATA_LOW(void);

void DATA_INPUT(void);

void DATA_OUTPUT(void);

int GET_DATA(void);

void SCCB_reset(void);

#endif /* EMIO_INIT_H_ */

EMIO_init.c

#include "xgpiops.h"
#include "EMIO_init.h"

static XGpioPs psGpioInstancePtr;
int EMIO_SCCB_init(void)
{
	XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
	int xStatus;

	GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
	if(GpioConfigPtr == NULL)
	return XST_FAILURE;

	xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,GpioConfigPtr->BaseAddr);
	if(XST_SUCCESS != xStatus)
		print("EMIO INIT FAILED \n\r");

	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, SIOC_PIN,DIRECTION_OUTPUT);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, SIOD_PIN,DIRECTION_OUTPUT);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, RESET_PIN,DIRECTION_OUTPUT);


	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, SIOC_PIN,1);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, SIOD_PIN,1);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, RESET_PIN,1);//

	return xStatus;
}

void SCCB_reset(void)
{
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,RESET_PIN, 0);
	usleep(50*1000);
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,RESET_PIN, 1);
}

void CLOCK_HIGH(void)
{
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,SIOC_PIN, 1);
}

void CLOCK_LOW(void)
{
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,SIOC_PIN, 0);
}

int GET_DATA(void)
{
	return XGpioPs_ReadPin(&psGpioInstancePtr,SIOD_PIN);
}

void DATA_INPUT(void)
{
	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, SIOD_PIN,DIRECTION_INPUT);//
}

void DATA_OUTPUT(void)
{
	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, SIOD_PIN,DIRECTION_OUTPUT);//
}

void DATA_HIGH(void)
{
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,SIOD_PIN, 1);
}

void DATA_LOW(void)
{
	XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr,SIOD_PIN,0);
}

SCCB_ctrl.h

#ifndef SCCB_CTRL_H_
#define SCCB_CTRL_H_

void sccb_start(void);
void sccb_end(void);


void sccb_sendbyte( unsigned char value );

void sccb_senddata(unsigned char subaddr,unsigned char value);
int sccb_readdata(unsigned char addr, unsigned char *value);

#endif /* SCCB_CTRL_H_ */

SCCB_ctrl.c

#include "sleep.h"
#include "EMIO_init.h"

#define OV7670_WRITE_ADDR 	0x42
#define OV7670_READ_ADDR 	0x43

#define SCCB_DELAY	usleep(10)

void sccb_start(void)
{
	CLOCK_HIGH();
	DATA_HIGH();
	SCCB_DELAY;
	DATA_LOW();
	SCCB_DELAY;
	CLOCK_LOW();
	SCCB_DELAY;
}

void sccb_end(void)
{
	DATA_LOW();
	SCCB_DELAY;
	CLOCK_HIGH();
	SCCB_DELAY;
	DATA_HIGH();
	SCCB_DELAY;
}

int sccb_sendbyte( unsigned char value )
{
	unsigned char tmp = value;
	unsigned char  i=0,ack;

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		if(tmp & 0x80 )
				DATA_HIGH();
		else
				DATA_LOW();

		 SCCB_DELAY;
		 CLOCK_HIGH();
		 SCCB_DELAY;
		 CLOCK_LOW();
		 SCCB_DELAY;

		 tmp<<=1;
	 }


	 DATA_HIGH();
	 DATA_INPUT();
	 SCCB_DELAY;
	 CLOCK_HIGH();
	 ack = GET_DATA();
	 SCCB_DELAY;
	 CLOCK_LOW();
	 SCCB_DELAY;
	 DATA_OUTPUT();

	 if(ack==1)
	 {
		 return -1;
	 }

	 return 0;
}


unsigned char sccb_readbyte( unsigned char addr)
{
	unsigned char  i=0,data=0;

	DATA_HIGH();
	DATA_INPUT();

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLOCK_HIGH();
		SCCB_DELAY;

		data <<= 1;
		if(GET_DATA())
			data |= 1;

		 SCCB_DELAY;
		 CLOCK_LOW();
		 SCCB_DELAY;
	 }

	 DATA_OUTPUT();
	 DATA_HIGH();
	 SCCB_DELAY;
	 CLOCK_HIGH();
	 SCCB_DELAY;
	 CLOCK_LOW();
	 SCCB_DELAY;
	 DATA_HIGH();

	 return data;
}

int sccb_readdata(unsigned char addr, unsigned char *value)
{
	// 两相写
	sccb_start();
	if(sccb_sendbyte(OV7670_WRITE_ADDR) != 0)
	{
		sccb_end();
		return -1;
	}

	if(sccb_sendbyte(addr) != 0)
	{
		sccb_end();
		return -1;
	}
	sccb_end();

	SCCB_DELAY;

	// 两相读
	sccb_start();
	if(sccb_sendbyte(OV7670_READ_ADDR) != 0)
	{
		sccb_end();
		return -1;
	}
	*value = sccb_readbyte(addr);
	sccb_end();

	return 0;
}

void sccb_senddata(unsigned char addr,unsigned char value)
{
	sccb_start();
	sccb_sendbyte(OV7670_WRITE_ADDR);
	sccb_sendbyte(addr);
	sccb_sendbyte(value);
	sccb_end();
}

修改main函数，读取PID和VER寄存器，验证是否正确，实际上我读取到的VER是0X73

int main()
{
	unsigned char data;

    init_platform();

    print("Hello World\n\r");

    EMIO_SCCB_init();
    SCCB_reset();

    usleep(500*1000);

    while(1)
    {
		//读取PID
		data = 0;
		if(sccb_readdata(0x0A,&data) != 0)
		{
			print("error\n\r");
		}
		else
		{
			if(data != 0x76)
				print("error\n\r");
		}

		//读取VER
		data = 0;
		if(sccb_readdata(0x0B,&data) != 0)
		{
			print("error\n\r");
		}
		else
		{
			if(data != 0x73)
				print("error\n\r");
		}
    }

    cleanup_platform();
    return 0;
}