2021-12-30 PS I2Cを使ってADT7410の温度を読む #I2C

動作環境

Windows 10 Pro (v21H2)
Vivado v2019.1
FPGA基板: CORA Z7 Zynq－7000評価ボード（Z7－07S）
Analog Discovery 2

概要

PS I2Cの機能を使ってI2C通信をして、温度センサADT7410から温度を読み取る。

温度センサ

秋月電子
- ＡＤＴ７４１０使用　高精度・高分解能　Ｉ２Ｃ・１６Ｂｉｔ　温度センサモジュール
- データシート
  - https://akizukidenshi.com/download/ds/analog/ADT7410a.pdf

接続

ArduinoコネクタのSCL, SDAのピンを使う。
SCLとSDAはプルアップ抵抗があるため、外部プルアップ抵抗は使わなくてよいようだ。

The pins on the shield connector typically used for I2C signals are labeled as SCL and SDA. On the Cora Z7, these signals are each attached to a pull-up resistor. While these pins can still be used as digital I/O, these pull-ups should be kept in mind.

VCC, GND, SCL, SDAの4本線で接続した。

Block Design

MIO Configuration > I2C

EMIOとしている。

XDC

SCLとSDAのピンを設定しておく。
参考: https://github.com/Digilent/digilent-xdc/blob/master/Cora-Z7-07S-Master.xdc#L132

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports IIC_0_0_scl_io]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports IIC_0_0_sda_io]
set_property PACKAGE_PIN P16 [get_ports IIC_0_0_scl_io]
set_property PACKAGE_PIN P15 [get_ports IIC_0_0_sda_io]

XSDK

XSDKのアプリケーションとして以下を実装した。

#include "xparameters.h"
#include "xiicps.h"
#include "xil_printf.h"
#include "sleep.h"

#define IIC_DEVICE_ID       (XPAR_XIICPS_0_DEVICE_ID)

#define IIC_SLAVE_ADDR      (0x48) // ADT7410
#define IIC_SCLK_RATE       (100000)

#define TEST_BUFFER_SIZE    (10) // 実際には1バイトでいいが...

int IicPsReadTemperature(u16 DeviceId);
XIicPs Iic; // IICインスタンス

u8 SendBuffer[TEST_BUFFER_SIZE]; // 送信バッファ
u8 RecvBuffer[TEST_BUFFER_SIZE]; // 受信バッファ

int main(void)
{
    int Status;

    while(1) {
        Status = IicPsReadTemperature(IIC_DEVICE_ID);
        if (Status != XST_SUCCESS) {
            xil_printf("Read ADT7410 Failed\r\n");
            return XST_FAILURE;
        }
        sleep(1);
    }
    return XST_SUCCESS;
}

#define ADT7410_SEND_SIZE (1) // 送信: 1 byte for 0x00 or 0x01 (Temperaure MSB and LSB)
#define ADT7410_RECV_SIZE (1) // 受信

int IicPsReadTemperature(u16 DeviceId)
{

    // 1. IICの初期化

    int Status;
    XIicPs_Config *Config;

    Config = XIicPs_LookupConfig(DeviceId);
    if (NULL == Config) {
        return XST_FAILURE;
    }

    Status = XIicPs_CfgInitialize(&Iic, Config, Config->BaseAddress);
    if (Status != XST_SUCCESS) {
        return XST_FAILURE;
    }

    Status = XIicPs_SelfTest(&Iic);
    if (Status != XST_SUCCESS) {
        return XST_FAILURE;
    }

    XIicPs_SetSClk(&Iic, IIC_SCLK_RATE);

    // 2. Temperature MSB, LSBを順番に読む

    char registers[2] = { 0x00, 0x01 }; // Register Address for Temperature MSB and LSB
    int result = 0;
    for(int idx=0; idx < 2; idx++) {
        XIicPs_SetOptions(&Iic, XIICPS_REP_START_OPTION); // enable repeated start condition
        SendBuffer[0] = registers[idx];
        Status = XIicPs_MasterSendPolled(&Iic, SendBuffer, ADT7410_SEND_SIZE, IIC_SLAVE_ADDR);
        if (Status != XST_SUCCESS) {
            return XST_FAILURE;
        }
        if ( !(Iic.IsRepeatedStart) ) {
            while (XIicPs_BusIsBusy(&Iic)) {
                /* NOP */
            }
        }
        Status = XIicPs_MasterRecvPolled(&Iic, RecvBuffer, ADT7410_RECV_SIZE, IIC_SLAVE_ADDR);
        if (Status != XST_SUCCESS) {
            return XST_FAILURE;
        }

        XIicPs_ClearOptions(&Iic, XIICPS_REP_START_OPTION); // disable repeated start condition

        result |= RecvBuffer[0];
        if (idx == 0) { // いったん16ビットにする
            result <<= 8;
        }
        usleep(100);
    }
    result >>= 3; // [15:3]を使うため

    // 3. 表示

    double atmp = (float)result / 16; // DataSheet p12 右側の式
    printf("Temp=%f\n", atmp);

    return XST_SUCCESS;
}