MCU2FPGA 8080通信协议设计

很多人问我单片机和FPGA怎么通信，我告诉他，FPGA是万能的，你想怎么通信就怎么通信，或者你模拟UART，SPI，I2C，自己看着办。呵呵。。。。。。

一般MCU和FPGA通信，一般就是配置参数，或者传递数据，有些人将FPGA设计成SRAM时钟，有些人用串口来传输数据，但是除了通信，还得配置数据啊。。。。想起LCD的初始化，那个时序，就可以用来配置寄存器，又可以用来初始化，如下图，若能拿过来用，那不爽死。

这便是Intel 8080接口的通信协议！

既然FPGA是万能的，那还是设计一个吧，反正项目中也要用到。

以后你们再问我，我就可以说：“简单的说就是看彬哥的博客”！O(∩_∩)O哈哈~

1. 协议介绍

参照了ILI9325 LCD控制芯片的8080接口通信协议，如上图所示，由于MCU与FPGA通信，设置为单向通信，因此省略了RD，Bingo版本的8080接口童鞋写入如下所示：

a) 写命令（单一或者连续写入）

b) 写数据（单一或者连续写入）

2. RTL设计

代码其实很简单，就是捕获cs，rs，we，data等接口的时序，边沿检测，在verilog中设计状态机，来实现数据的读写，太简单的不累赘了，直接上代码。。。

/*------------------------------------------------------------------------- This confidential and proprietary software may be only used as authorized by a licensing agreement from CrazyBingo. (C) COPYRIGHT 2012 CrazyBingo. ALL RIGHTS RESERVED Filename : mcu8080_com.v Author : CrazyBingo Data : 2012-06-26 Version : 1.0 Description : Universal LCD Controller register control Modification History : Data By Version Change Description =========================================================================== 12/06/26 CrazyBingo 1.0 Original 12/06/29 CrazyBingo 1.1 Complete --------------------------------------------------------------------------*/ `timescale 1ns/1ns module mcu8080_com ( //global clock input clk, input rst_n, //mcu 8080 interface input mcu_cs, //mcu chip enable input mcu_rs, //mcu record/statement input mcu_we, //mcu write enable input [15:0] mcu_data, //mcu data input output reg[7:0] led_data ); //------------------------------------- //data sync reg mcu_cs_r0, mcu_cs_r1; reg mcu_rs_r0, mcu_rs_r1; reg mcu_we_r0, mcu_we_r1; reg [15:0] mcu_data_r0,mcu_data_r1; always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin mcu_cs_r0 <= 1; mcu_cs_r1 <= 1; mcu_rs_r0 <= 0; mcu_rs_r1 <= 0; mcu_we_r0 <= 0; mcu_we_r1 <= 0; mcu_data_r0 <= 0; mcu_data_r1 <= 0; end else begin mcu_cs_r0 <= mcu_cs; mcu_cs_r1 <= mcu_cs_r0; mcu_rs_r0 <= mcu_rs; mcu_rs_r1 <= mcu_rs_r0; mcu_we_r0 <= mcu_we; mcu_we_r1 <= mcu_we_r0; mcu_data_r0 <= mcu_data; mcu_data_r1 <= mcu_data_r0; end end wire sys_cs = mcu_cs_r1; wire sys_rs = mcu_rs_r1; wire sys_we = (~mcu_we_r1 & mcu_we_r0) ? 1'b1 : 1'b0; //rising edge valid wire [15:0] sys_data = mcu_data_r1; //------------------------------------- reg [7:0] sys_reg_addr; reg [15:0] sys_reg_data; reg update_flag; always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin sys_reg_addr <= 0; sys_reg_data <= 0; update_flag <= 0; end else if(~sys_cs) //chip enable begin if(~sys_rs & sys_we) //write register begin sys_reg_addr <= sys_data[7:0]; update_flag <= 0; end else if(sys_rs & sys_we) //write data begin sys_reg_data <= sys_data; update_flag <= 1; end else update_flag <= 0; end else begin sys_reg_addr <= 0; sys_reg_data <= 0; update_flag <= 0; end end //------------------------------------- reg [15:0] led_data_reg; always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin led_data <= 0; end else if(update_flag) //updata data flag begin case(sys_reg_addr) //addr registers 8'hFA : led_data <= sys_reg_data[7:0]; 8'hFB : led_data <= sys_reg_data[7:0]; 8'hFC : led_data <= sys_reg_data[15:8]; 8'hFD : led_data <= sys_reg_data[15:8]; default:; endcase end end endmodule

3. Testbench测试代码设计

`timescale 1ns/1ns module mcu8080_tb; wire [7:0] led_data; //------------------------------- //时钟控制模块 reg clk; reg rst_n; parameter PERIOD = 20; //50MHz initial begin clk = 0; forever #(PERIOD/2) clk = ~clk; end task task_reset; begin rst_n = 0; repeat(2) @(negedge clk); rst_n = 1; end endtask reg mcu_cs; reg mcu_rs; reg mcu_we; reg [15:0] mcu_data; mcu8080_test u_mcu8080_test ( .clk (clk), .rst_n (rst_n), //mcu 8080 interface .mcu_cs (mcu_cs), //mcu chip enable .mcu_rs (mcu_rs), //mcu record/statement .mcu_we (mcu_we), //mcu write enable .mcu_data (mcu_data), //mcu data input .led_data (led_data) ); task mcu8080_init; begin mcu_cs = 1; mcu_rs = 0; mcu_we = 0; mcu_data = 0; end endtask task task_writecmd; input [15:0] cmd; begin mcu_cs = 0; mcu_rs = 0; #30; mcu_data = cmd; #30; mcu_we = 1; #30; mcu_we = 0; #30; mcu_rs = 0; mcu_cs = 1; #30; end endtask task task_writedata; input [15:0] data; begin mcu_cs = 0; mcu_rs = 1; #30; mcu_data = data; #30; mcu_we = 1; #30; mcu_we = 0; #30; mcu_rs = 0; mcu_cs = 1; #30; end endtask task test_writereg; input [15:0] cmd; input [15:0] data; begin task_writecmd(cmd); task_writedata(data); end endtask initial begin mcu8080_init; task_reset; @(posedge clk); test_writereg(8'hFA,16'h1234); test_writereg(8'hFB,16'h55aa); test_writereg(8'hFC,16'h1234); test_writereg(8'hFD,16'h55aa); end endmodule

4. 单片机代码设计

这个，哎。。。。对于单片机玩家而言，那岂不是太简单了。。。。在此bingo就不班门弄斧了，悄悄附上代码，俺单片机不太行，忘斧正

/*Write Command*/ #define LCD_WriteCmd(command) { LCD_CS_L;\ LCD_RS_L;\ GPIOD->ODR = command;\ LCD_WR_H;\ LCD_WR_L;\ LCD_CS_H;\ } /*Write Data*/ #define LCD_WriteData(data) { LCD_CS_L;\ LCD_RS_H;\ GPIOD->ODR = data;\ LCD_WR_H;\ LCD_WR_L;\ LCD_RS_L;\ LCD_CS_H;\ } //写寄存器 void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg,u16 LCD_RegValue) { LCD_WriteCmd(LCD_Reg); LCD_WriteData(LCD_RegValue); }

5. 结论总结

经过测试，目前Bingo版本的8080接口通信协议非常的稳定，目前已经完成MCU对FPGA的LCD参数配置以及数据传输等操作，惊喜才开始，美好不只是那么一瞬间！！！看图看真相：

很重要的一点

（1）数据的同步

（2）边沿的检测

（3）寄存器的更新需要uodate_flag,否则，更新的时候会有冲突，这个非常重要，否则会导致数据的错乱，读写不准确。

如有问题，欢迎矫正哈哈！