协议——SCCB与IIC的区别
SCCB（Serial Camera Control Bus，串行摄像头控制总线）是由OV（OmniVision的简称）公司定义和发展的三线式串行总线，该总线控制着摄像头大部分的功能，包括图像数据格式、分辨率以及图像处理参数等。结构框图如下所示：
OV公司为了减少传感器引脚的封装，现在SCCB总线大多采用两线式接口总线。OV7725使用的是两线式接口总线，该接口总线包括SIO_C串行时钟输入线和SIO_D串行双向数据线，分别相当于IIC协议的SCL信号线和SDA信号线。SIO_C的最小时间为10us，即最大频率为100K。一般来说，100K-400K之间都可以。
由此可见，SCCB就是改编版的IIC，完全可以按照IIC来理解，下面仔细讲解SCCB的时序以及和IIC的不同之处。
一、SCCB起始和结束（与IIC完全一致）
二、SCCB写（与IIC完全一致）
ID Address(W)里面就已经包括进了IIC中的“读写控制位”，所以没有额外写出。
即：start + phase_1 + phase_2 + phase_3 + stop
“X”的意思是“don't care”，该位是由从机发出应答信号来响应主机表示当前ID Address、Sub-address和Write Data是否传输完成，但是从机有可能不发出应答信号，因此主机（此处指FPGA）可不用判断此处是否有应答，直接默认当前传输完成即可。“X”即IIC中的ACK应答位。
三、SCCB读
数据手册中的SCCB读只写了上图的Phase3和Phase4，实际上它是和Phase1和Phase2联系在一起的。SCCB不支持连续读，Phase4的主机应答位必须为NA(no ack)，即为1，所以SCCB读其实就专指单次读，和IIC单次读几乎一样。
区别就一点：在IIC读传输协议中，写完寄存器地址后会有restart即重复开始的操作；而SCCB读传输协议中没有重复开始的概念，在写完寄存器地址后，需发起总线停止信号。
即：start_1 + phase_1 + phase_2 + stop_1 + start_2 + phase_3 + phase_4 + stop_2
四、SCCB和IIC的区别
1.SCCB的应答位称为X，表示“don't care”，而IIC应答位称为ACK。
2.SCCB只能单次读，而IIC除了单次读还支持连续读。
3.SCCB读操作中间有stop，而IIC读操作中间可以有stop也可以不需要stop，具体表现如下
SCCB读：start_1 + phase_1 + phase_2 + stop_1 + start_2 + phase_3 + phase_4 + stop_2
IIC读：start_1 + phase_1 + phase_2 + + start_2 + phase_3 + phase_4 + stop_2
除去上面三点，SCCB和IIC再无区别，因此如果只需要配置寄存器（只用到写），可以直接拿IIC的时序来当做SCCB用，如果需要读，读操作中间必须有一个stop。
五、SCCB控制器Verilog代码
//**************************************************************************
// *** 名称 : sccb.v
// *** 作者 : xianyu_FPGA
// *** 博客 : https://www.cnblogs.com/xianyufpga/
// *** 日期 : 2019-08-10
// *** 描述 : SCCB控制器，只支持写
//************************************************************************** module sccb
//========================< 参数 >==========================================
#(
parameter DEVICE_ID = 'b01010000 , //器件ID
parameter CLK = 'd50_000_000 , //本模块的时钟频率
parameter SCL = 'd250_000 //输出的SCL时钟频率
)
//========================< 端口 >==========================================
(
input clk , //时钟
input rst_n , //复位，低电平有效
//SCCB control --------------------------------------
input sccb_en , //SCCB触发信号
input addr16_en , //16位地址使能
input addr8_en , //8位地址使能
//SCCB input ----------------------------------------
input [:] sccb_addr , //SCCB器件内地址
input [ :] sccb_data , //SCCB要写的数据
//SCCB output ---------------------------------------
output reg sccb_done , //SCCB一次操作完成
output reg sccb_scl , //SCCB的SCL时钟信号
inout sccb_sda , //SCCB的SDA数据信号
//dri_clk -------------------------------------------
output reg sccb_dri_clk //驱动SCCB操作的驱动时钟，1Mhz
);
//========================< 状态机参数 >====================================
localparam IDLE = 'b00_0001 ; //空闲状态
localparam DEVICE = 'b00_0010 ; //写器件地址
localparam ADDR_16 = 'b00_0100 ; //写字地址高8位
localparam ADDR_8 = 'b00_1000 ; //写字地址低8位
localparam DATA = 'b01_0000 ; //写数据
localparam STOP = 'b10_0000 ; //结束
//========================< 信号 >==========================================
reg sda_dir ; //SCCB数据(SDA)方向控制
reg sda_out ; //SDA输出信号
reg state_done ; //状态结束
reg [ :] cnt ; //计数
reg [ :] state_c ; //状态机当前状态
reg [ :] state_n ; //状态机下一状态
reg [:] sccb_addr_t ; //地址寄存
reg [ :] sccb_data_t ; //数据寄存
reg [ :] clk_cnt ; //分频时钟计数
wire [ :] clk_divide ; //模块驱动时钟的分频系数 //==========================================================================
//== sda控制
//==========================================================================
assign sccb_sda = sda_dir ? sda_out : 'bz; //SDA数据输出或高阻 //==========================================================================
//== 生成SCL的4倍时钟来驱动后面SCCB的操作，生成1Mhz的sccb_dri_clk
//==========================================================================
assign clk_divide = (CLK/SCL) >> ; // >>3即除以8 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) begin
sccb_dri_clk <= 'b1;
clk_cnt <= 'd0;
end
else if(clk_cnt == clk_divide - 'd1) begin
clk_cnt <= 'd0;
sccb_dri_clk <= ~sccb_dri_clk;
end
else
clk_cnt <= clk_cnt + 'b1;
end //==========================================================================
//== 状态机
//==========================================================================
always @(posedge sccb_dri_clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n)
state_c <= IDLE;
else
state_c <= state_n;
end always @(*) begin
case(state_c)
IDLE: begin //空闲状态
if(sccb_en)
state_n = DEVICE;
else
state_n = IDLE;
end
DEVICE: begin //写器件ID
if(state_done) begin
if(addr16_en)
state_n = ADDR_16;
else if(addr8_en)
state_n = ADDR_8 ;
end
else
state_n = DEVICE;
end
ADDR_16: begin //写地址高8位
if(state_done)
state_n = ADDR_8;
else
state_n = ADDR_16;
end
ADDR_8: begin //写地址低8位
if(state_done)
state_n = DATA;
else
state_n = ADDR_8;
end
DATA: begin //写数据
if(state_done)
state_n = STOP;
else
state_n = DATA;
end
STOP: begin //结束
if(state_done)
state_n = IDLE;
else
state_n = STOP ;
end
default:state_n= IDLE;
endcase
end //==========================================================================
//== 设计各路信号
//==========================================================================
always @(posedge sccb_dri_clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) begin
sccb_scl <= 'b1;
sda_out <= 'b1;
sda_dir <= 'b1;
sccb_done <= 'b0;
cnt <= 'b0;
state_done <= 'b0;
sccb_addr_t <= 'b0;
sccb_data_t <= 'b0;
end
else begin
state_done <= 'b0 ;
cnt <= cnt + 'b1 ;
case(state_c)
//--------------------------------------------------- 空闲状态
IDLE: begin
sccb_scl <= 'b1;
sda_out <= 'b1;
sda_dir <= 'b1;
sccb_done <= 'b0;
cnt <= 'b0;
if(sccb_en) begin
sccb_addr_t <= sccb_addr;
sccb_data_t <= sccb_data;
end
end
//--------------------------------------------------- 写器件ID
DEVICE: begin
case(cnt)
'd1 : sda_out <= 1'b0;
'd3 : sccb_scl <= 1'b0;
'd4 : sda_out <= DEVICE_ID[7];
'd5 : sccb_scl <= 1'b1;
'd7 : sccb_scl <= 1'b0;
'd8 : sda_out <= DEVICE_ID[6];
'd9 : sccb_scl <= 1'b1;
'd11: sccb_scl <= 1'b0;
'd12: sda_out <= DEVICE_ID[5];
'd13: sccb_scl <= 1'b1;
'd15: sccb_scl <= 1'b0;
'd16: sda_out <= DEVICE_ID[4];
'd17: sccb_scl <= 1'b1;
'd19: sccb_scl <= 1'b0;
'd20: sda_out <= DEVICE_ID[3];
'd21: sccb_scl <= 1'b1;
'd23: sccb_scl <= 1'b0;
'd24: sda_out <= DEVICE_ID[2];
'd25: sccb_scl <= 1'b1;
'd27: sccb_scl <= 1'b0;
'd28: sda_out <= DEVICE_ID[1];
'd29: sccb_scl <= 1'b1;
'd31: sccb_scl <= 1'b0;
'd32: sda_out <= DEVICE_ID[0];
'd33: sccb_scl <= 1'b1;
'd35: sccb_scl <= 1'b0;
'd36: begin
sda_dir <= 'b0; //从机应答
sda_out <= 'b1;
end
'd37: sccb_scl <= 1'b1;
'd38: state_done <= 1'b1; //状态结束
'd39: begin
sccb_scl <= 'b0;
cnt <= 'b0;
end
default : ;
endcase
end
//--------------------------------------------------- 写字地址高8位
ADDR_16: begin
case(cnt)
'd0 : begin
sda_dir <= 'b1 ;
sda_out <= sccb_addr_t[];
end
'd1 : sccb_scl <= 1'b1;
'd3 : sccb_scl <= 1'b0;
'd4 : sda_out <= sccb_addr_t[14];
'd5 : sccb_scl <= 1'b1;
'd7 : sccb_scl <= 1'b0;
'd8 : sda_out <= sccb_addr_t[13];
'd9 : sccb_scl <= 1'b1;
'd11: sccb_scl <= 1'b0;
'd12: sda_out <= sccb_addr_t[12];
'd13: sccb_scl <= 1'b1;
'd15: sccb_scl <= 1'b0;
'd16: sda_out <= sccb_addr_t[11];
'd17: sccb_scl <= 1'b1;
'd19: sccb_scl <= 1'b0;
'd20: sda_out <= sccb_addr_t[10];
'd21: sccb_scl <= 1'b1;
'd23: sccb_scl <= 1'b0;
'd24: sda_out <= sccb_addr_t[9];
'd25: sccb_scl <= 1'b1;
'd27: sccb_scl <= 1'b0;
'd28: sda_out <= sccb_addr_t[8];
'd29: sccb_scl <= 1'b1;
'd31: sccb_scl <= 1'b0;
'd32: begin
sda_dir <= 'b0; //从机应答
sda_out <= 'b1;
end
'd33: sccb_scl <= 1'b1;
'd34: state_done <= 1'b1; //状态结束
'd35: begin
sccb_scl <= 'b0;
cnt <= 'b0;
end
default : ;
endcase
end
//--------------------------------------------------- 写字地址低8位
ADDR_8: begin
case(cnt)
'd0: begin
sda_dir <= 'b1 ;
sda_out <= sccb_addr_t[];
end
'd1 : sccb_scl <= 1'b1;
'd3 : sccb_scl <= 1'b0;
'd4 : sda_out <= sccb_addr_t[6];
'd5 : sccb_scl <= 1'b1;
'd7 : sccb_scl <= 1'b0;
'd8 : sda_out <= sccb_addr_t[5];
'd9 : sccb_scl <= 1'b1;
'd11: sccb_scl <= 1'b0;
'd12: sda_out <= sccb_addr_t[4];
'd13: sccb_scl <= 1'b1;
'd15: sccb_scl <= 1'b0;
'd16: sda_out <= sccb_addr_t[3];
'd17: sccb_scl <= 1'b1;
'd19: sccb_scl <= 1'b0;
'd20: sda_out <= sccb_addr_t[2];
'd21: sccb_scl <= 1'b1;
'd23: sccb_scl <= 1'b0;
'd24: sda_out <= sccb_addr_t[1];
'd25: sccb_scl <= 1'b1;
'd27: sccb_scl <= 1'b0;
'd28: sda_out <= sccb_addr_t[0];
'd29: sccb_scl <= 1'b1;
'd31: sccb_scl <= 1'b0;
'd32: begin
sda_dir <= 'b0; //从机应答
sda_out <= 'b1;
end
'd33: sccb_scl <= 1'b1;
'd34: state_done <= 1'b1; //状态结束
'd35: begin
sccb_scl <= 'b0;
cnt <= 'b0;
end
default : ;
endcase
end
//--------------------------------------------------- 写数据
DATA: begin
case(cnt)
'd0: begin
sda_out <= sccb_data_t[];
sda_dir <= 'b1;
end
'd1 : sccb_scl <= 1'b1;
'd3 : sccb_scl <= 1'b0;
'd4 : sda_out <= sccb_data_t[6];
'd5 : sccb_scl <= 1'b1;
'd7 : sccb_scl <= 1'b0;
'd8 : sda_out <= sccb_data_t[5];
'd9 : sccb_scl <= 1'b1;
'd11: sccb_scl <= 1'b0;
'd12: sda_out <= sccb_data_t[4];
'd13: sccb_scl <= 1'b1;
'd15: sccb_scl <= 1'b0;
'd16: sda_out <= sccb_data_t[3];
'd17: sccb_scl <= 1'b1;
'd19: sccb_scl <= 1'b0;
'd20: sda_out <= sccb_data_t[2];
'd21: sccb_scl <= 1'b1;
'd23: sccb_scl <= 1'b0;
'd24: sda_out <= sccb_data_t[1];
'd25: sccb_scl <= 1'b1;
'd27: sccb_scl <= 1'b0;
'd28: sda_out <= sccb_data_t[0];
'd29: sccb_scl <= 1'b1;
'd31: sccb_scl <= 1'b0;
'd32: begin
sda_dir <= 'b0; //从机应答
sda_out <= 'b1;
end
'd33: sccb_scl <= 1'b1;
'd34: state_done <= 1'b1; //状态结束
'd35: begin
sccb_scl <= 'b0;
cnt <= 'b0;
end
default : ;
endcase
end
//--------------------------------------------------- 结束
STOP: begin
case(cnt)
'd0: begin
sda_dir <= 'b1;
sda_out <= 'b0;
end
'd1 : sccb_scl <= 1'b1;
'd3 : sda_out <= 1'b1;
'd15: state_done <= 1'b1; //状态结束
'd16: begin
cnt <= 'b0;
sccb_done <= 'b1; //sccb配置完成
end
default : ;
endcase
end
endcase
end
end endmodule
参考资料：
[1]OmniVision Serial Camera Control Bus (SCCB) Functional Specification
[2]正点原子FPGA教程
[3]开源骚客.SDRAM那些事儿
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