一.I2C的功能特点
（1）功能包括：
1.只需要两条总线；
2.没有严格的波特率要求，例如使用RS232，主设备生成总线时钟；
3.所有组件之间都存在简单的主/从关系，连接到总线的每个设备均可通过唯一地址进行软件寻址；
4.I²C是真正的多主设备总线，可提供仲裁和冲突检测；
（2） 传输速度
-
标准模式：Standard Mode = 100 Kbps
-
快速模式：Fast Mode = 400 Kbps
-
高速模式：High speed mode = 3.4 Mbps
-
超快速模式：Ultra fast mode = 5 Mbps
（3）能挂载的iic设备数目
1.最大主设备数：无限制；
2.最大从机数：理论上是127；
二.数据传输
主设备和从设备进行数据传输时遵循以下协议格式。数据通过一条SDA数据线在主设备和从设备之间传输0和1的串行数据。串行数据序列的结构可以分为：
三.协议解析
（1）开始位和停止位
开始位
1.SDA线由高电平切换成低电平；
2.SCL线由高电平切换成低电平；
开始位 c代码实现：
cs
// 起始信号
void IIC_start(void)
{
// 1.首先把数据线设置为输出模式
// 总线空闲, SCL和SDA输出高
SCL = 1;
SDA = 1;
delay_us(5);
// SDA由高变低
SDA = 0;
delay_us(5);
// 拉低SCL开始传输数据
SCL = 0;
}停止位
1.将SDA线从低电压电平切换到高电压电平；
2.再将SCL线从高电平拉到低电平；
停止位c代码实现：
cs
/ 停止信号
void IIC_stop(void)
{
// 1.首先把数据线设置为输出模式
// 拉高时钟线
SDA = 0;
delay_us(5);
SCL = 1;
delay_us(5);
// SDA由低变高
SDA = 1;
}（2）地址位+读写命令位
地址位支持7bit、10bit，主设备如果需要向从机发送/接收数据，首先要发送对应从机的地址，然后会匹配总线上挂载的从机的地址，故地址为主要用来辨识不同设备。
地址位由主机发送，从设备负责接受并识别该地址是否位自己地址。
读写位由主机发送；1表示读操作，0表示写操作。
（3）应答位
应答信号： 出现在1个字节传输完成之后，即第9个SCL时钟周期内，此时主机需要释放SDA总线，把总线控制权交给从机，由于上拉电阻的作用，此时总线为高电平，如果从机正确的收到了主机发来的数据，会把SDA拉低，表示应答响应。
**非应答信号：**当第9个SCL时钟周期时，SDA保持高电平，表示非应答信号。
非应答信号可能是主机产生也可能是从机产生，产生非应答信号的情况主要有以下几种：
-
I2C总线上没有主机所指定地址的从机设备；
-
从机正在执行一些操作，处于忙状态，还没有准备好与主机通讯；
-
主机发送的一些控制命令，从机不支持；
-
主机接收从机数据时，主机产生非应答信号，通知从机数据传输结束，不要再发数据了；
（4）数据位
I2C数据总线传输要保证在SCL为高电平时，SDA数据稳定，所以SDA上数据变化只能在SCL为低电平时
一次传输的数据总共有8位，由发送方设置，它需要将数据位传输到接收方。发送之后会紧跟一个ACK / NACK位，如果接收器成功接收到数据，则从机发送ACK。否则，从机发送NACK。
数据可以重复发送多个，直到接收到停止位为止。
写数据等待应答c代码
cs
// 等待ACK 1-无效 0-有效
u8 IIC_wait_ack(void)
{
u8 ack = 0;
// 数据线设置为输入
// 拉高时钟线
SCL = 1;
delay_us(5);
// 获取数据线的电平
if(SDA)
{ // 无效应答
ack = 1;
IIC_stop();
}
else
{ // 有效应答
ack = 0;
// 拉低SCL开始传输数据
SCL = 0;
delay_us(5);
}
return ack;
}读数据等待应答 c代码
cs
void IIC_ack(u8 ack)
{
// 数据线设置为输出
SCL = 0;
delay_us(5);
if(ack)
SDA = 1; // 无效应答
else
SDA = 0; // 有效应答
delay_us(5);
SCL = 1;
// 保持数据稳定
delay_us(5);
// 拉低SCL开始传输数据
SCL = 0;
}三.FPGA实现
（1）test_ctrl模块状态机设计
（2） 模块设计
（3）代码实现
（4）测试代码实现
（5）仿真结果
读的前仿真结果
（6）后仿真结果
四.封装iic的IP核并通过linux驱动的方式驱动
1.先生成一个带axi总线的IP核；
2.把要控制的信号通过例化的方式连接寄存器；
3.生成镜像文件；
4.写C语言驱动，并控制寄存器
5.测试，完成
步骤有点复杂，有空再完成