UARTとI2C モジュールの作成

カメラは再度購入することにした。
カメラコントローラのデバッグ時にI2Cコントローラが必要になる。また、その制御は最初のうちはUART経由でPCから行うことになる。そこで、物が入手できるまでこれらコントローラの作成を行うことにした。

- 通信フレーム
  PC - FPGA間の通信は以下のような通信フレームで行う。
  FPGAはcommand frameに対してACK(受信成功時）, NAK(受信失敗時)応答を返す。


   // UART I/F
   //
   // [frame format]
   // 
   // *command frame (PC -> FPGA)
   //   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   //   |STX|CMD| B3| B2| B1| B0|ETX|SUM|
   //   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   // 
   //   command_frame := {STX, CMD, B3, B2,
   //                         B1, B0, ETX, SUM}
   //   STX   := 0x02
   //   CMD   := {cmd_rw, cmd_addr[6:0]}
   //   B3    := cmd_data[31:24] 
   //   B2    := cmd_data[23:16] 
   //   B1    := cmd_data[15: 8] 
   //   B0    := cmd_data[ 7: 0] 
   //   ETX   := 0x03
   //   SUM   := sum[7:0]
   //            sum = STX + CMD + B3 + B2
   //                           + B1 + B0 + ETX
   //
   // *response data (FPGA -> PC)

   //   response := ACK | NAK

   //   ACK   := 0x06

   //   NAK   := 0x15

   //

   // *readback frame (FPGA -> PC)

   //   +---+---+---+---+---+---+---+---+

   //   |STX|TYP| B3| B2| B1| B0|ETX|SUM|
   //   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   // 
   //   response_frame := {STX, TYP, B3, B2,
   //                          B1, B0, ETX, SUM}
   //   STX   := 0x02
   //   TYPE  := rd_typ[7:0]
   //   B3    := rd_data[31:24] 
   //   B2    := rd_data[23:16] 
   //   B1    := rd_data[15: 8] 
   //   B0    := rd_data[ 7: 0] 
   //   ETX   := 0x03
   //   SUM   := sum[7:0]
   //            sum = STX + CMD + B3 + B2
   //                           + B1 + B0 + ETX
   // 

I2Cコントローラはシングルアクセスのみサポートとしたが、連続アクセスにも容易に変更できる構造にした。

出来上がったUART, I2Cコントローラと以下のプログラムでSpartan3A Starter Kitの電源IC  LP3906のレジスタ(LDO１VCR, LDO2VCR)をリードしてみた。

Starter Kitの回路図によればLDO1は3.3V(レジスタ値はデータシートによれば0x17), LDO2は1.8V(同0x08)なので、正しくリードできている。
（今回作成したI2CとUARTモジュールはここで公開している。）