干货分享|基于AM4376/79 ARM+FPGA的I2C通信案例分享

1.1                  I2C通信核心板简介

本案例主要基于创龙科技的AM4376/AM4379 ARM Cortex-A9 + Xilinx Spartan-6 FPGA处理器设计的异构多核工业级核心板进行讲解：

创龙SOM-TL437xF是一款基于TI Sitara系列AM4376/AM4379 ARM Cortex-A9 + Xilinx Spartan-6 FPGA处理器设计的异构多核工业级核心板。核心板内部AM437x与Spartan-6通过GPMC、I2C通信总线连接。通过工业级B2B连接器引出LCD、CAMERA、GPMC、CAN等接口。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。

用户使用核心板进行二次开发时，仅需专注上层运用，降低了开发难度和时间成本，可快速进行产品方案评估与技术预研。

图 1

图 2

1.2                  I2C通信案例功能

案例功能：在FPGA端实现I2C Slave，并内置用户可读写寄存器、LED寄存器、KEY寄存器。ARM端作为Master，可通过核心板内部与FPGA连接的I2C0接口读写FPGA端I2C Slave用户可读写寄存器0x00，LED写寄存器0x01点亮或熄灭FPGA端LED（写1则点亮，写0则熄灭），查看KEY寄存器0x02检测FPGA端KEY状态。

1.3                  I2C通信操作说明

将产品资料“4-软件资料\Demo\FPGA\i2c_slave\bin\i2c_test_6slx16.bit”可执行程序加载至FPGA端。进入评估板文件系统后，执行如下命令可查看到I2C0总线上的挂载设备，其中0x2a为FPGA端I2C Slave的地址。

Target#        mkdir /configfs

图 3

执行如下命令进行用户可读写寄存器0x00的读写测试。

Target#        i2cset -f -y 0 0x2a 0x00 0x55          //往寄存器0x00写0x55

Target#        i2cget -f -y 0 0x2a 0x00                  //读取寄存器0x00，值为0x55

图 4

执行如下命令进行LED寄存器0x01的写测试，实现FPGA端LED的亮灭控制。

Target#        i2cset -f -y 0 0x2a 0x01 0xe0          //往LED寄存器0x01写0xe0，点亮FPGA端LED5、LED6、LED7

Target#        i2cset -f -y 0 0x2a 0x01 0x00          //往LED寄存器0x01写0x00，熄灭FPGA端LED5、LED6、LED7

图 5

执行如下命令进行KEY寄存器0x02的读测试，实现FPGA端KEY的状态检测。

Target#        i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //读取KEY寄存器0x02，值为0xe0

图 6

       按下FPGA端按键KEY6并保持按下状态，再执行如下命令。

Target#        i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //读取KEY寄存器0x02，值为0xc0

图 7

       按下FPGA端按键KEY7并保持按下状态，再执行如下命令。

Target#        i2cget -f -y 0 0x2a 0x02           //读取KEY寄存器0x02，值为0xa0

图 8

1.4                  I2C通信管脚约束

FPGA端管脚约束请查看产品资料“4-软件资料\Demo\FPGA\i2c_slave\project\i2c_slave_6slx16\constraints\i2c_test.ucf”文件。

1.5                  I2C通信关键代码

（1）    定义I2C、LED、KEY、时钟IO。

图 9 hdl/i2c_test.v

（2）    输出100MHz时钟给I2C Slave模块。

图 10 hdl/i2c_test.v

（3）    调用I2C Slave模块。

图 11 hdl/i2c_test.v

I2C Slave模块程序来源参考：https://opencores.org/projects/i2cslave。

（4）    根据LED寄存器的值控制LED，并将KEY状态值保存至KEY寄存器。

图 12 hdl/i2c_test.v

（5）    设置I2C Slave地址为0x2a。

图 13 hdl/i2cslave/i2cSlave_define.v

RTL原理图如下所示：

图 14