信任学过单片机的同学对I2C总线都不生疏吧，今日咱们来学习怎样用verilog言语来完成它，并在FPGA学习版上显现。
i2c总线在近年来微电子通讯操控范畴广泛选用的一种新式的总线规范，他是同步通讯的一种特别方法，具有接口少，操控简略，器材封装方法小，通讯速率高级长处。在主从通讯中，能够有多个i2c总线器材一起接到i2c总线上，一切与i2c兼容的器材都有规范的接口，经过地址来辨认通讯目标，使他们能够经由i2c总线相互直接通讯。
i2c总线由两条线操控，一条时钟线SCL，一条数据线SDA，这儿以E2PROM芯片AT24C08来介绍i2c通讯方法。这是我学习版上的E2PROM芯片
下面是AT24系列芯片的器材地址阐明
前四位是现已默许的地址，接下来三位是可编程部分，能够自己拟定器材的地址，就像上面的芯片，A0，A1，A2悉数接地，所以我的开发板上的E2PROM的地址就为1010_000x，最终一位是读写标志位，若为1，则表明我要从E2PROM里读数据，若为0，则表明我要往里边写数据。
下面是AT24C08的写时序
想要了解这段时序，让咱们来渐渐将它分化来看,从上到下，从左到右
1、SCL
由芯片的datasheet咱们能够知道芯片的作业频率规模，一般是100KHZ到400KHZ，这儿咱们用100KHZ的作业频率。由于咱们的FPGA芯片是50MHZ的频率，所以要用到分频，周期是20ns，所以计数500次便是10us，也便是100KHZ了，下面是分频部分的代码
由芯片的材料可知，在SCL是低电平器材数据才能够改变，也便是说，只要在SCL在低电平器材才能够向E2PROM里边写数据，在SCL高电平期间数据安稳，所以咱们能够从里边读数据，所以咱们将SCL的一个时钟周期分为四部分，分别是高电平中心时间(用于读数据)，下降沿，低电平中心时间(用于写数据)，上升沿。上升沿和下降沿来操控SCL的时序。
2、START
开端信号，在SCL为高电平期间，SDA有一个从高电平到低电平的跳变，咱们能够参阅上传的源代码，从一上电开端，SCL就依照100KHZ的频率在改变，咱们需求操控的仅仅SDA即可。
3、DEVICE-ADDRESS
器材地址，当开端信号作用后，就能够将器材的地址送人数据总线SDA，由于SDA是串行的，所以要一位一位的送，并且要从高位开端送，下面是状况机寻器材地址部分代码，留意地址的最终一位是读写位，这儿要送写地址，即1010_0000;
下面我来解释一下上图的代码为什么这样写
(1)首先在SCL在低电平期间归于数据安稳期，咱们能够向里边写数据。
(2)进入ADD1状况后，sda_num就开端计数，由于咱们用的对错堵塞赋值，所以第一个时钟周期case捕获的sda_num的值是0而不是1，有些朋友或许不明白这儿，总是觉得case句子上来不就捕获了1嘛，在这儿给咱们解说一下
(3)这样一连送8个时钟周期的器材地址，送完之后sda_num清零，并开释sda总线，进入下一个状况
4、ACK
应对信号，当器材地址发送结束后，主机要向从机要一个应对信号，用来表明从机现已接纳到了主机发送的数据，假如一段时间内主机没有收到从机发来的应对信号，则主机默许从机收到的主机发送的数据。在这儿咱们使用状况机等候一个时钟周期，作为应对等候时间，并在这个时间内给db_r寄存器送数据地址
5、WORD_ADDRESS
数据地址，当找到要往哪个器材里写数据之后，就要开端寻址往这个器材的哪个地址里写数据了，AT24C08的存储容量为1024×8，也便是能够写1024个字节，共有1024个地址，往哪个地址里写呢，需求咱们自己确认。和上面发送器材地址相同，直接将地址数据发送至SDA总线即可。
接下来从机再给主机一个应对信号，假如此刻咱们按下键1的话那么就会进入写状况，然后咱们就能够写数据了，详细代码和上面寻址的代码相似，直接将数据发送到数据总线SDA。
下面是读时序
读时序和写时序的仅有不同点便是当发送玩数据地址后，接纳到应对信号后，假如想要履行读指令，那还要进行一次开端信号，即START2，然后再发送一次器材地址，当再收到应对信号后就能够从里边读数据了，留意读数据的时分咱们是在scl的高电平期间，由于这个时分数据安稳，而在写数据的时分，咱们是在scl的低电平器材，由于这个器材数据才答应改变，代码如下
还有一点要留意，由于SDA是输入输出信号inout，所以为了当数据线作为输出或许输入时不被搅扰，这儿界说了一个变量sda_link，来操控它，当sda作为输入信号时，咱们让它处于高阻态，当sda作为输出信号时，将其赋予sda_r的值
下面是生成的RTL视图
下面是状况机的模型
下面是板子上试验
