VC707开发板上的IIC连接方式

通过VC707开发板的开发文档，了解到开发板上的IIC连接方式如下：

首先，左侧的是FPGA开发板上的默认IIC引脚，通过一组引脚（AT35、AU32）引出，连接到板上一块TI的芯片（PCA9548），这块芯片作为IIC路由，再进一步连接到开发板上的各类IIC设备（FMC、EEPROM、HDMI芯片等）。

硬件连接

提供一种相对简单的连接方式——使用AXI IIC IP核：

这个IP核是AXI4-Lite接口控制的IIC控制IP，通过AXI Interconnect连接到MicroBlaze的M_AXI_DP接口，此处省略。

在IP核的设置选项中，选择IIC_main，系统会自动根据VC707开发板的默认配置分配到iic_main的引脚（AT35、AU32）。

SDK开发过程

从VC707的官方文档了解到，由于使用了路由芯片（PCA9548），在使用时需要做一些特别处理：

配置路由芯片

0x74（0b1110100）位置的寄存器为路由芯片的选择寄存器，需要通过配置才能选中对应的iic设备，具体对应规则如下：

SDK实现代码如下，其中变量select就是写入0x74地址的内容，可以根据需要进行调整。
此处有一个很重要的点，PCA9548的选择寄存器使用的是One Hot编码，具体如下：

因此这里选择0x74寄存器的值填入范围是：0x0000_0001, 0x0000_0010, 0x0000_0100, 0x0000_10000… 以此类推。

代码实现

#define TESTAPP_GEN
#include "xparameters.h"
#include "xiic.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xintc.h"#ifdef XPAR_INTC_0_DEVICE_ID#define INTC_DEVICE_ID  XPAR_INTC_0_DEVICE_ID#define IIC_INTR_ID    XPAR_INTC_0_IIC_0_VEC_ID#define INTC            XIntc#define INTC_HANDLER   XIntc_InterruptHandler
#else#define INTC_DEVICE_ID     XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID#define IIC_INTR_ID     XPAR_FABRIC_IIC_0_VEC_ID#define INTC                XScuGic#define INTC_HANDLER     XScuGic_InterruptHandler
#endifXIic IicInstance; /* The instance of the IIC device. */
XIntc InterruptController;  /* The instance of the Interrupt Controller. */volatile u8 TransmitComplete;    /* Flag to check completion of Transmission */
volatile u8 ReceiveComplete;    /* Flag to check completion of Reception */static void SendHandler(XIic *InstancePtr)
{TransmitComplete = 0;xil_printf("iic sending data... \n\r");
}static void ReceiveHandler(XIic *InstancePtr)
{ReceiveComplete = 0;xil_printf("iic receiving data... \n\r");
}static void StatusHandler(XIic *InstancePtr, int Event)
{}
int IicSelfTestExample(u16 DeviceId);static int SetupInterruptSystem(XIic * IicInstPtr)
{int Status;if (InterruptController.IsStarted == XIL_COMPONENT_IS_STARTED) {return XST_SUCCESS;}XIntc_Initialize(&InterruptController, INTC_DEVICE_ID);XIntc_Connect(&InterruptController, IIC_INTR_ID,(XInterruptHandler) XIic_InterruptHandler,IicInstPtr);XIntc_Start(&InterruptController, XIN_REAL_MODE);XIntc_Enable(&InterruptController, IIC_INTR_ID);#ifdef __PPC__/** Initialize the PPC exception table.*/XExc_Init();/** Register the interrupt controller handler with the exception table.*/XExc_RegisterHandler(XEXC_ID_NON_CRITICAL_INT,(XExceptionHandler) XIntc_InterruptHandler,&InterruptController);/** Enable non-critical exceptions.*/XExc_mEnableExceptions(XEXC_NON_CRITICAL);
#endif#ifdef __MICROBLAZE__/** Enable the Microblaze Interrupts.*/microblaze_enable_interrupts();
#endifreturn XST_SUCCESS;
}int IicSelfTestExample(u16 DeviceId)
{int Status;XIic_Config *ConfigPtr; /* Pointer to configuration data */ConfigPtr = XIic_LookupConfig(DeviceId);XIic_CfgInitialize(&IicInstance, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddress);SetupInterruptSystem(&IicInstance);// Set the Handlers for transmit and reception.XIic_SetSendHandler(&IicInstance, &IicInstance,(XIic_Handler) SendHandler);XIic_SetRecvHandler(&IicInstance, &IicInstance,(XIic_Handler) ReceiveHandler);XIic_SetStatusHandler(&IicInstance, &IicInstance,(XIic_StatusHandler) StatusHandler);// Set the address of the slave.XIic_SetAddress(&IicInstance, XII_ADDR_TO_SEND_TYPE, 0x74);//Write to the PCA9548.TransmitComplete = 1;IicInstance.Stats.TxErrors = 0;u8 select = 0x02;Status = XIic_Start(&IicInstance);Status |= XIic_MasterSend(&IicInstance, &select, 1);if (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}while ((TransmitComplete) || (XIic_IsIicBusy(&IicInstance) == TRUE)) {} // wait// read back for testReceiveComplete = 1;u8 back;Status |= XIic_MasterRecv(&IicInstance, &back, 1);if (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}while ((ReceiveComplete) || (XIic_IsIicBusy(&IicInstance) == TRUE)) {} // waitStatus = XIic_Stop(&IicInstance);if (back == select)xil_printf("IIC device select initial success!\n\r");elsexil_printf("IIC device select initial failed!\n\r");return XST_SUCCESS;
}

经过初步测试，可以成功往0x74地址里面写值，接下来就是具体到FMC接口的配置了。

规律小结

在使用AXI IIC IP核的时候，可以使用Xilinx SDK提供的相关控制驱动简化IIC的控制（不用自己实现IIC时序），可以提高开发的效率。可以在sdk提供的例程上进行修改使用。
在学习的过程中也发现了一些坑，这里稍微小结一下：

Xilinx 提供的AXI IIC IP核的使用与系统中断控制关系密切，建议开发人员要对中断的相关概念有一定了解，否则可能会出现数据读写失败的问题。
IIC控制应用程序可以分为下面几个小部分：IIC IP核初始化、中断控制初始化、设置IIC从设备地址、读数据、写数据。
读数据和写数据的时候需要配合Xil_start 和 Xil_stop使用，我的理解是：Xil_start 可以把IIC总线变成受FPGA控制的状态；而在结束数据一次读写之后，需要及时调用Xil_stop，这样IIC总线就恢复到正常状态。（事实上，start和stop还涉及到了中断寄存器的控制）
配置PCA9548的时候，注意选择寄存器是采用one-hot编码
Xilinx的官网上提供了一些参考设计（Si570等），大家可以自己找找看。

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