soc/cores/i2c: import from misoc
* unmodified - integration to follow * from: https://github.com/m-labs/misoc @ 26f039f Dec 2022
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a014c4f07c
commit
9dc3eefb7d
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@ -0,0 +1,235 @@
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from migen import *
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from misoc.interconnect import wishbone
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__all__ = [
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"I2CMaster",
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"I2C_XFER_ADDR", "I2C_CONFIG_ADDR",
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"I2C_ACK", "I2C_READ", "I2C_WRITE", "I2C_STOP", "I2C_START", "I2C_IDLE",
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]
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class I2CClockGen(Module):
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def __init__(self, width):
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self.load = Signal(width)
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self.clk2x = Signal()
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cnt = Signal.like(self.load)
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self.comb += [
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self.clk2x.eq(cnt == 0),
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]
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self.sync += [
|
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If(self.clk2x,
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||||||
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cnt.eq(self.load),
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).Else(
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||||||
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cnt.eq(cnt - 1),
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),
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]
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class I2CMasterMachine(Module):
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def __init__(self, clock_width):
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self.scl_o = Signal(reset=1)
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self.sda_o = Signal(reset=1)
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self.sda_i = Signal()
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self.submodules.cg = CEInserter()(I2CClockGen(clock_width))
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self.idle = Signal()
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self.start = Signal()
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self.stop = Signal()
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self.write = Signal()
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self.read = Signal()
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self.ack = Signal()
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self.data = Signal(8)
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###
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busy = Signal()
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bits = Signal(4)
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fsm = CEInserter()(FSM("IDLE"))
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self.submodules += fsm
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fsm.act("IDLE",
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||||||
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If(self.start,
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||||||
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NextState("START0"),
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||||||
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).Elif(self.stop & self.start,
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||||||
|
NextState("RESTART0"),
|
||||||
|
).Elif(self.stop,
|
||||||
|
NextState("STOP0"),
|
||||||
|
).Elif(self.write,
|
||||||
|
NextValue(bits, 8),
|
||||||
|
NextState("WRITE0"),
|
||||||
|
).Elif(self.read,
|
||||||
|
NextValue(bits, 8),
|
||||||
|
NextState("READ0"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
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||||||
|
|
||||||
|
fsm.act("START0",
|
||||||
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NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextState("START1"))
|
||||||
|
fsm.act("START1",
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 0),
|
||||||
|
NextState("IDLE"))
|
||||||
|
|
||||||
|
fsm.act("RESTART0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 0),
|
||||||
|
NextState("RESTART1"))
|
||||||
|
fsm.act("RESTART1",
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 1),
|
||||||
|
NextState("START0"))
|
||||||
|
|
||||||
|
fsm.act("STOP0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 0),
|
||||||
|
NextState("STOP1"))
|
||||||
|
fsm.act("STOP1",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 0),
|
||||||
|
NextState("STOP2"))
|
||||||
|
fsm.act("STOP2",
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 1),
|
||||||
|
NextState("IDLE"))
|
||||||
|
|
||||||
|
fsm.act("WRITE0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 0),
|
||||||
|
If(bits == 0,
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 1),
|
||||||
|
NextState("READACK0"),
|
||||||
|
).Else(
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, self.data[7]),
|
||||||
|
NextState("WRITE1"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("WRITE1",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextValue(self.data[1:], self.data[:-1]),
|
||||||
|
NextValue(bits, bits - 1),
|
||||||
|
NextState("WRITE0"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("READACK0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextState("READACK1"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("READACK1",
|
||||||
|
NextValue(self.ack, ~self.sda_i),
|
||||||
|
NextState("IDLE")
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
fsm.act("READ0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 0),
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 1),
|
||||||
|
NextState("READ1"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("READ1",
|
||||||
|
NextValue(self.data[0], self.sda_i),
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 0),
|
||||||
|
If(bits == 0,
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, ~self.ack),
|
||||||
|
NextState("WRITEACK0"),
|
||||||
|
).Else(
|
||||||
|
NextValue(self.sda_o, 1),
|
||||||
|
NextState("READ2"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("READ2",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextValue(self.data[1:], self.data[:-1]),
|
||||||
|
NextValue(bits, bits - 1),
|
||||||
|
NextState("READ1"),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fsm.act("WRITEACK0",
|
||||||
|
NextValue(self.scl_o, 1),
|
||||||
|
NextState("IDLE"),
|
||||||
|
)
|
||||||
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|
run = Signal()
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self.comb += [
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||||||
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run.eq(self.start | self.stop | self.write | self.read),
|
||||||
|
self.idle.eq(~run & fsm.ongoing("IDLE")),
|
||||||
|
self.cg.ce.eq(~self.idle),
|
||||||
|
fsm.ce.eq(run | self.cg.clk2x),
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||||||
|
]
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# Registers:
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# config = Record([
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# ("div", 20),
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# ])
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|
# xfer = Record([
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|
# ("data", 8),
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||||||
|
# ("ack", 1),
|
||||||
|
# ("read", 1),
|
||||||
|
# ("write", 1),
|
||||||
|
# ("start", 1),
|
||||||
|
# ("stop", 1),
|
||||||
|
# ("idle", 1),
|
||||||
|
# ])
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|
class I2CMaster(Module):
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||||||
|
def __init__(self, pads, bus=None):
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||||||
|
if bus is None:
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bus = wishbone.Interface(data_width=32)
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||||||
|
self.bus = bus
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|
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###
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|
# Wishbone
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|
self.submodules.i2c = i2c = I2CMasterMachine(
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|
clock_width=20)
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||||||
|
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||||||
|
self.sync += [
|
||||||
|
# read
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||||||
|
If(bus.adr[0],
|
||||||
|
bus.dat_r.eq(i2c.cg.load),
|
||||||
|
).Else(
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||||||
|
bus.dat_r.eq(Cat(i2c.data, i2c.ack, C(0, 4), i2c.idle)),
|
||||||
|
),
|
||||||
|
|
||||||
|
# write
|
||||||
|
i2c.read.eq(0),
|
||||||
|
i2c.write.eq(0),
|
||||||
|
i2c.start.eq(0),
|
||||||
|
i2c.stop.eq(0),
|
||||||
|
|
||||||
|
bus.ack.eq(0),
|
||||||
|
If(bus.cyc & bus.stb & ~bus.ack,
|
||||||
|
bus.ack.eq(1),
|
||||||
|
If(bus.we,
|
||||||
|
If(bus.adr[0],
|
||||||
|
i2c.cg.load.eq(bus.dat_w),
|
||||||
|
).Else(
|
||||||
|
i2c.data.eq(bus.dat_w[0:8]),
|
||||||
|
i2c.ack.eq(bus.dat_w[8]),
|
||||||
|
i2c.read.eq(bus.dat_w[9]),
|
||||||
|
i2c.write.eq(bus.dat_w[10]),
|
||||||
|
i2c.start.eq(bus.dat_w[11]),
|
||||||
|
i2c.stop.eq(bus.dat_w[12]),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
# I/O
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|
self.scl_t = TSTriple()
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||||||
|
self.specials += self.scl_t.get_tristate(pads.scl)
|
||||||
|
self.comb += [
|
||||||
|
self.scl_t.oe.eq(~i2c.scl_o),
|
||||||
|
self.scl_t.o.eq(0),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
self.sda_t = TSTriple()
|
||||||
|
self.specials += self.sda_t.get_tristate(pads.sda)
|
||||||
|
self.comb += [
|
||||||
|
self.sda_t.oe.eq(~i2c.sda_o),
|
||||||
|
self.sda_t.o.eq(0),
|
||||||
|
i2c.sda_i.eq(self.sda_t.i),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
I2C_XFER_ADDR, I2C_CONFIG_ADDR = range(2)
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||||||
|
(
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||||||
|
I2C_ACK,
|
||||||
|
I2C_READ,
|
||||||
|
I2C_WRITE,
|
||||||
|
I2C_START,
|
||||||
|
I2C_STOP,
|
||||||
|
I2C_IDLE,
|
||||||
|
) = (1 << i for i in range(8, 14))
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@ -0,0 +1,119 @@
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|
import unittest
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||||||
|
from migen import *
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||||||
|
from migen.fhdl.specials import Tristate
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||||||
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|
from misoc.cores.i2c import *
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class _MockPads:
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||||||
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def __init__(self):
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self.scl = Signal()
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||||||
|
self.sda = Signal()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class _MockTristateImpl(Module):
|
||||||
|
def __init__(self, t):
|
||||||
|
oe = Signal()
|
||||||
|
self.comb += [
|
||||||
|
t.target.eq(t.o),
|
||||||
|
oe.eq(t.oe),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class _MockTristate:
|
||||||
|
@staticmethod
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||||||
|
def lower(t):
|
||||||
|
return _MockTristateImpl(t)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TestI2C(unittest.TestCase):
|
||||||
|
def test_i2c(self):
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||||||
|
pads = _MockPads()
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||||||
|
dut = I2CMaster(pads)
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||||||
|
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||||||
|
def check_trans(scl, sda):
|
||||||
|
scl_init, sda_init = (yield dut.i2c.scl_o), (yield dut.i2c.sda_o)
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||||||
|
timeout = 0
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
timeout += 1
|
||||||
|
self.assertLess(timeout, 20)
|
||||||
|
scl_now, sda_now = (yield dut.i2c.scl_o), (yield dut.i2c.sda_o)
|
||||||
|
if scl_now != scl_init or sda_now != sda_init:
|
||||||
|
self.assertEqual(scl_now, scl)
|
||||||
|
self.assertEqual(sda_now, sda)
|
||||||
|
return
|
||||||
|
yield
|
||||||
|
|
||||||
|
def wait_idle(do=lambda: ()):
|
||||||
|
timeout = 0
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
timeout += 1
|
||||||
|
self.assertLess(timeout, 20)
|
||||||
|
idle = ((yield from dut.bus.read(I2C_XFER_ADDR)) & I2C_IDLE) != 0
|
||||||
|
if idle:
|
||||||
|
return
|
||||||
|
yield
|
||||||
|
|
||||||
|
def write_bit(value):
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=False, sda=value)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=value)
|
||||||
|
|
||||||
|
def write_ack(value):
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=False, sda=not value)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=not value)
|
||||||
|
yield from wait_idle()
|
||||||
|
|
||||||
|
def read_bit(value):
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=False, sda=True)
|
||||||
|
yield dut.sda_t.i.eq(value)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
def read_ack(value):
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=False, sda=True)
|
||||||
|
yield dut.sda_t.i.eq(not value)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=True)
|
||||||
|
yield from wait_idle()
|
||||||
|
ack = ((yield from dut.bus.read(I2C_XFER_ADDR)) & I2C_ACK) != 0
|
||||||
|
self.assertEqual(ack, value)
|
||||||
|
|
||||||
|
def check():
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_CONFIG_ADDR, 4)
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_START)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=False)
|
||||||
|
yield from wait_idle()
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_WRITE | 0x82)
|
||||||
|
for i in [True, False, False, False, False, False, True, False]:
|
||||||
|
yield from write_bit(i)
|
||||||
|
yield from read_ack(True)
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_WRITE | 0x18)
|
||||||
|
for i in [False, False, False, True, True, False, False, False]:
|
||||||
|
yield from write_bit(i)
|
||||||
|
yield from read_ack(False)
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_START | I2C_STOP)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=True, sda=False)
|
||||||
|
yield from wait_idle()
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_READ)
|
||||||
|
for i in [False, False, False, True, True, False, False, False]:
|
||||||
|
yield from read_bit(i)
|
||||||
|
data = (yield from dut.bus.read(I2C_XFER_ADDR)) & 0xff
|
||||||
|
self.assertEqual(data, 0x18)
|
||||||
|
yield from write_ack(False)
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_READ | I2C_ACK)
|
||||||
|
for i in [True, False, False, False, True, False, False, False]:
|
||||||
|
yield from read_bit(i)
|
||||||
|
data = (yield dut.i2c.data)
|
||||||
|
self.assertEqual(data, 0x88)
|
||||||
|
yield from write_ack(True)
|
||||||
|
|
||||||
|
yield from dut.bus.write(I2C_XFER_ADDR, I2C_STOP)
|
||||||
|
yield from check_trans(scl=False, sda=False)
|
||||||
|
yield from wait_idle()
|
||||||
|
|
||||||
|
run_simulation(dut, check(), special_overrides={Tristate: _MockTristate})
|
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