1 整体功能

通过I2C：

1、向E2PROM存储器地址0~255依次写入数据0~255；

2、从E2PROM存储器地址0~255依次读出数据；

3、如果读出的值全部正确，则LED灯常亮，否则 LED 灯闪烁。

该代码已在Vivado工程上编译通过，且下载到板卡上验证正确，想要获取整个工程或者技术交流，可以关注公众号，然后发送消息私聊哈。

2 顶层模块

2.1接口定义

2.2公共参数定义

这里可以设置器件地址、I2C速率、读写的字节个数等；

2.3产生100MHz时钟

2.4模块例化：e2prom读写测试模块

2.5模块例化：i2c驱动模块

这是I2C协议的具体部分：

2.6模块例化：led指示模块

3 子模块详解

3.1 e2prom读写测试模块

3.1.1接口定义

3.1.2读写测试逻辑

1、先进行复位初始化，此时写入地址、数据、触发执行信号都是0；

2、在用case语句进行条件选择控制；

1）首先在2'd0条件：通过计数器（wait_cnt）等待一个时间间隔，计数器（flow_cnt）才能计数，且触发执行信号变成1，此时i2c驱动模块会执行写入操作（写入0）；

2）然后转入2'd1条件：等待i2c驱动模块给到i2c_done信号后，将计数器写入地址、数据都+1，同时（flow_cnt）变成0，又进入2'd0条件；如此往复执行256次后，即完成向存储器地址0~255分别写入数据0~255；

3）然后地址清零，执行读操作，并转入2'd2条件：触发执行信号变成1，此时i2c驱动模块会执行读操作（地址为0），计数器（flow_cnt）+1；

4）然后转入2'd3条件：等待i2c驱动模块给到i2c_done信号后，执行数值比较逻辑，如果读取错误或者应答失败，执行rw_done <= 1'b1;rw_result <= 1'b0;此时一直处于2'd3条件，但由于i2c驱动模块给到i2c_done信号不再有效，所以会一直处在2'd3条件，不再执行任何操作；如果读取正确，则将地址、数据都+1，又进入2'd2条件；如此往复执行256次后，即完成读取存储器地址0~255中的数据，然后执行rw_done<= 1'b1;rw_result <= 1'b1; 此时一直处于2'd3条件，但由于i2c驱动模块给到i2c_done信号不再有效，所以会一直处在2'd3条件，不再执行任何操作；

3.2 i2c驱动模块

3.2.1接口定义

3.2.2产生SCL四倍频率驱动时钟

3.2.3三段式状态机

3.2.3.1 同步时序描述状态转移

采用的是SCL四倍频率驱动时钟

3.2.3.2 组合逻辑判断状态转移条件

1、复位初始化后：进入空闲状态（st_idle）；

2、触发执行信号到来后：进入发送器件地址状态（st_sladdr）；

3、从机应答后：进入发送位字地址（8：st_addr8，16：st_addr16）状态；

4、从机应答后：如果是写操作，进入写状态（st_data_wr）；如果是读操作，进入读状态（st_addr_rd）；

5、如果在写状态（st_data_wr）：从机应答后，进入结束I2C操作状态（st_stop）；

6、如果在读状态（st_addr_rd，需要先发送一个器件地址）：从机应答后，进入读数据状态（st_data_rd）；

7、如果在读数据状态（st_data_rd）：从机应答后，进入结束I2C操作状态（st_stop）；

8、如果在结束I2C操作状态（st_stop）：从机应答后，进入空闲状态（st_idle）；

3.2.3.3 时序电路描述状态输出

采用的是SCL四倍频率驱动时钟；

1、先进行复位初始化，此时总线为高（scl、sda_out），主机发送（sda_dir=1），其余诸信号都为0；

2、然后进入case条件选择状态：

1）首先在st_idle状态：在给到触发执行信号后，准备好写入的字地址、字数据；同时跳转到st_sladdr状态（组合逻辑控制跳转的）；

2）st_sladdr状态：通过计数器（cnt），依次送出器件地址（高位在前），同时给出应答信号（i2c_ack），进入st_addr16/st_addr8状态（由bit_ctrl控制）；

3）以st_addr8状态为例：通过计数器（cnt），依次送出字地址（高位在前），同时给出应答信号（i2c_ack），如果是写进入st_data_wr状态，如果是读进入st_addr_rd状态；

4）st_data_wr状态：通过计数器（cnt），依次送出字数据（高位在前），同时给出应答信号（i2c_ack），进入st_stop状态；

5）st_addr_rd状态：通过计数器（cnt），依次送出器件地址（高位在前），同时给出应答信号（i2c_ack），进入st_data_rd状态；

6）st_data_rd状态：通过计数器（cnt），依次读出字数据（高位在前），同时给出非应答信号，进入st_stop状态；

7）st_stop状态：通过计数器（cnt），主机发送停止信号，进入st_idle状态；