204B实战应用-LMK04821代码详解（二）
时间：2022-10-31 17:00:00
204B实战应用-LMK04821代码详解(二)
一、SPI协议
通过阅读LMK我们可以从04821数据手册中知道，可以通过SPI协议对LMK04821配置寄存器，实现我们设计所需的功能。
SPI在协议部分，我们可以在本设计中使用3线或4线。SPI这里就不赘述了，手册里有详细的描述。
图1
二、SPI模块设计的寄存器配置
图2
如图2所示，是配置LMK信号定义如下：
1、cfg_clk：系统时钟；
2、cfg_rst：系统复位；
3、通过VIO这组信号的目的是方便检测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：配置在寄存器中的值；
addr_118_data：模块中没有预留信号；
我们在配置LMK04821寄存器时，要验证寄存器的配置是否正确，需要写读，在相应的寄存器中写入相应的值，然后读读操作，观察正确性。这个设计是在vivado通过添加环境进行设计VIO的IP核，控制读写操作。同时添加ILA配合VIO观察读写数据操作。在其他开发环境发环境路是一样的。
该组信号仅用于验证寄存器读写的正确性。
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本设计默认为0；
lmk_clk_sel0 ：sel0；
lmk_clk_sel1 ：sel1；
三、SPI数据buffer定义
本设计，SPI配置数据buffer，data_reg为24bit，r_w占1bit，箭头1包含W1、W地址占13bit，具体见SPI时序图；箭头2指数据位8bit。
图4
根据图5，我们可以知道配置LMK我们需要配置126个寄存器，这126个寄存器来源见第一章实战记录。
其中，126个寄存器包括必要的寄存器、一些不重要的寄存器和功能所需的寄存器，有些寄存器需要多次配置。
图5
四、SPI时序实现
在设计中，我们需要按顺序配置126个寄存器，即SPI要执行126次。因此，在实现代码的过程中，注意寄存器配置的顺序，并确保每个寄存器的准确配置，以便配置下一个寄存器。若设计中有要求LMK当配置的寄存器数量不一致时，可以在v文件中更改图6所示的参数。
图6
如下：是LMK读者可以参考04821配置的模块。
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 ;///需要配置的寄存器数量 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 ;// 每个寄存器需要时钟计数器 reg [07:0] cnt_reg ;// 寄存器计数器需要配置，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 
