204B实战应用-LMK04821代码详解
描述
204B实战应用-LMK04821代码详解（二）
一、 SPI协议
通过阅读LMK04821数据手册，我们可以从中知道，可以通过SPI协议对LMK04821进行寄存器的配置工作，进而实现我们设计所需要的功能。
SPI协议部分，咱们可以用3线，或者4线，在本次设计中，使用3线。关于SPI的时序部分，这儿就不再赘述，手册里面都有详细的描述。
图1
二、 SPI寄存器配置模块设计
图2
如图2所示，就是配置LMK04821存器的单元，信号定义如下：
1、cfg_clk：系统时钟；
2、cfg_rst：系统复位；
3、通过VIO控制的信号，这组信号存在的目的在于方便检测自己配置寄存器的正确性。
vio_cfg_en：配置寄存器使能信号；
vio_cfg_wr：配置寄存器读写使能，0写1读；
vio_cfg_addr：配置的寄存器地址；
vio_cfg_wdata：寄存器中配置的值；
addr_118_data：预留信号，模块中没有用；
我们在配置LMK04821寄存器时，要验证配置寄存器操作是否正确，就要有写有读，在对应的寄存器内写入对应的数值，然后进行读操作，观察正确性。本次设计是在vivado环境下进行设计，通过添加VIO的IP核，来控制读写操作。同时，添加ILA配合VIO来进行读写数据操作的观测。别的开发环境下思路一样。
该组信号仅在回读寄存器时使用，目的是为了验证寄存器读写正确性。
图3
4、lmk_rst：LMK04821复位信号，用于复位LMK04821，直接和LMK04821芯片相连；
5、3线制SPI信号：
lmk_spi_csn：片选；
lmk_spi_sdio：数据；
lmk_spi_clk：时钟；
6、可编程管教：主要和LMK04821内部的PLL相关，本次设计中默认为0；
lmk_clk_sel0 ：sel0；
lmk_clk_sel1 ：sel1；
三、 SPI数据buffer定义
在本次设计中，SPI配置数据buffer，data_reg为24bit，r_w占1bit，箭头1所指包含W1、W2以及地址位占13bit，具体见SPI时序图；箭头2所指数据位8bit。
图4
根据图5我们可以知道，要配置LMK04821我们需要配置126个寄存器，这126个寄存器来源参见第一章实战记录。
其中，126个寄存器包含必须要配的寄存器、一些无关紧要的寄存器、以及功能实现所需要的寄存器等，有些寄存器需要配置多次。
图5
四、 SPI时序实现
设计中，我们需要按照顺序配置126个寄存器，也就是说SPI要执行126次。因此，在代码实现过程中，注意寄存器配置的顺序，并且保证每个寄存器都准确无误的配置完成，才能进行下一个寄存器的配置。如果在设计中，要求LMK004821实现不同的功能，当配置的寄存器个数不一致时，在v文件中更改图6所示的参数即可。
图6
如下：是LMK04821配置的模块，读者可以作为参考。
代码区（参考代码）：
//###########################################################################//
// Copyright (C) 2017, JSZX, Co. Ltd. All Rights Reserved.
//###########################################################################//
//-- Project Name :
//-- File Name : lmk04821_spi
//-- Description :
//###########################################################################//
//---------------------------Modification History----------------------------//
//-- Date By Ver Comment
//-- 12/04/2017 hhh 1.0 Create new
//===================================================================
//-- End Revision
//===================================================================
`timescale 1ns / 1ps
module lmk04821_spi(
input cfg_clk , //<=10MHz
input cfg_rst ,
input vio_cfg_en ,
input vio_cfg_wr ,//0,write;1,read;
input [12:0] vio_cfg_addr ,
input [07:0] vio_cfg_wdata ,
input [07:0] addr_118_data ,
input r_w ,
input lmk_cfgen ,
output lmk_rst ,
output lmk_spi_csn ,
inout tri lmk_spi_sdio ,
output lmk_spi_clk ,
output lmk_clk_sel0 ,
output lmk_clk_sel1 ,
output reg regdatareadvalid ,
output reg [7:0] regdataread ,
output reg lmk_cfgdone = 1'b0
);
//parameter defination
parameter NUM_REG = 8'd126 ;//需要配置的寄存器个数
parameter CFG_DONE_DLY = 32'hF4240 ;//100ms@10Mhz;
//====================================================================//
//----------------------internal signals------------------------------//
//====================================================================//
reg [00:0] lmk_cfgen_d0 ;
reg [00:0] lmk_cfgen_d1 ;
reg [00:0] lmk_cfgen_d2 ;
reg [00:0] vio_cfg_en_d0 ;
reg [00:0] vio_cfg_en_d1 ;
reg [00:0] vio_cfg_en_d2 ;
reg [07:0] cnt_clk ;// 每个寄存器需要的时钟数计数器
reg [07:0] cnt_reg ;// 需要配置的寄存器计数器,最多255个!
reg [23:0] data_reg ;
reg [00:0] load_p ;
reg [00:0] load_p_d0 ;
reg [35:0] mid_data_o ;
reg [35:0] mid_csn_o ;
reg [00:0] spi_sdo ;
reg [00:0] spi_cs_n ;
wire[00:0] spi_sdi ;
reg [05:0] sdo_cnt ;
// //====================================================================//
// //-----------------------------ila debug------------------------------//
// //====================================================================//
// //ila_spi
// ila_spi ila_spi(
// .clk ( cfg_clk ),
//
// .probe0 ( cnt_clk ),//8
// .probe1 ( cnt_reg ),//8
// .probe2 ( data_reg ),//24
// .probe3 ( load_p ),//1
// .probe4 ( sdo_cnt ),//6
// .probe5 ( spi_cs_n ),//1
// .probe6 ( spi_sdi ),//1
// .probe7 ( spi_sdo ),//1
// .probe8 ( lmk_cfgen_d1 ) //1
// );
//====================================================================//
//--------------------------main process------------------------------//
//====================================================================//
//lmk_clk_sel
assign lmk_clk_sel0= 1'b0 ;
assign lmk_clk_sel1= 1'b0 ;
//spi signals;
assign lmk_rst = cfg_rst ;
assign lmk_spi_clk = (spi_cs_n) ? 1'b0 : ~cfg_clk ;
assign lmk_spi_csn = spi_cs_n ;
assign spi_sdi = lmk_spi_sdio;
assign lmk_spi_sdio= (data_reg[23]==1'b1 && sdo_cnt>6'h18)? 1'bz : spi_sdo ;
//lmk_cfgen_d0/lmk_cfgen_d1/lmk_cfgen_d2/load_p_d0
always @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)
begin
if(cfg_rst==1'b1)
begin
lmk_cfgen_d0 <= 1'b0 ;
lmk_cfgen_d1 <= 1'b0 ;
lmk_cfgen_d2 <= 1'b0 ;
load_p_d0 <= 1'b0 ;
vio_cfg_en_d0 <= 1'b0 ;
vio_cfg_en_d1 <= 1'b0 ;
vio_cfg_en_d2 <= 1'b0 ;
end
else
begin
lmk_cfgen_d0 <= lmk_cfgen ;
lmk_cfgen_d1 <= lmk_cfgen_d0 ;
lmk_cfgen_d2 <= lmk_cfgen_d1 ;
load_p_d0 <= load_p ;
vio_cfg_en_d0 <= vio_cfg_en ;
vio_cfg_en_d1 <= vio_cfg_en_d0 ;
vio_cfg_en_d2 <= vio_cfg_en_d1 ;
end
end
//load_p/cnt_reg/cnt_clk
always @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)
begin
if(cfg_rst==1'b1)
begin
cnt_reg <= 8'd0 ;
cnt_clk <= 8'd36 ;
load_p <= 1'b0 ;
end
else
begin
if(lmk_cfgen_d1==1'b1 && lmk_cfgen_d2==1'b0)
begin
cnt_clk <= 8'd0 ;
cnt_reg <= 8'd0 ;
load_p <= 1'b0 ;
end
else if((cnt_clk==8'd36)&&(cnt_reg6'd18 && sdo_cnt<6'd25)//2-17;18-25;
begin
regdatareadvalid <= 1'b0 ;
regdataread <= {regdataread[6:0],spi_sdi};
end
else if(sdo_cnt==6'd25)
begin
regdatareadvalid <= 1'b1 ;
regdataread <= {regdataread[6:0],spi_sdi};
end
else
begin
regdatareadvalid <= 1'b0 ;
regdataread <= regdataread ;
end
end
else
begin
regdatareadvalid <= 1'b0 ;
regdataread <= regdataread ;
end
end
else
begin
regdatareadvalid <= 1'b0 ;
regdataread <= regdataread ;
end
end
end
//lmk_cfgdone
always @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)
begin
if(cfg_rst)
begin
lmk_cfgdone <= 1'b0 ;
end
else
begin
if(cnt_reg>=NUM_REG)
begin
lmk_cfgdone <= 1'b1 ;
end
else
begin
lmk_cfgdone <= 1'b0 ;
end
end
end
//====================================================================//
//------------------------------- end ------------------------------//
//====================================================================//
endmodule
审核编辑：汤梓红
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