I2C在芯片的配置中應(yīng)用還是很多的，比如攝像頭、VGA轉(zhuǎn)HDMI轉(zhuǎn)換芯片，之前博主分享過(guò)一篇I2C協(xié)議的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)IIC協(xié)議學(xué)習(xí)筆記，這篇就使用Verilog來(lái)實(shí)現(xiàn)EEPROM的讀寫(xiě)，進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的I2C實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

EEPROM

我使用的這個(gè)芯片是AT24C32，它手冊(cè)上還有一種AT24C64，其實(shí)操作都是一樣的，只是內(nèi)存大小不同，AT24C32是32k（4096x8）AT24C64是64k（8192x8），

SCL設(shè)置為頻率200Khz

SCL clk posedge data輸入EEPROM

SCL clk negedge data輸出EEPROM

SDA 雙向Pin

A2，A1，A0 Device Addr default all 0，只操作一片可懸空引腳。

WP 接地正常讀寫(xiě)，WP接Vcc寫(xiě)操作被禁止

字節(jié)尋址地址，是由12（AT24C32）或13bit（AT24C64）的地址組成，需要操作16位字地址高3或4位忽略即可。

Device Address 8’hA0寫(xiě)器件地址，8’hA1讀器件地址

寫(xiě)字節(jié)操作

隨機(jī)讀字節(jié)操作

我這個(gè)芯片是雙字節(jié)數(shù)據(jù)地址，所以在寫(xiě)數(shù)據(jù)地址時(shí)要寫(xiě)兩次，先是高字節(jié)后是低字節(jié)。

開(kāi)始結(jié)束標(biāo)志

這個(gè)I2C總線的時(shí)序是一致的。

EEPROM應(yīng)答

輸出應(yīng)答sclk的第九個(gè)周期給出，低電平應(yīng)答。如果主機(jī)沒(méi)有收到應(yīng)答，需要重新配置。

數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序

sda數(shù)據(jù)線在scl時(shí)鐘的下降沿中間變化，可以避免產(chǎn)生誤觸開(kāi)始結(jié)束標(biāo)志。

I2C Design

i2c_start為高電平有效，傳輸完成后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)i2c_done結(jié)束標(biāo)志，表示操作完成。

I2C狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

I2C寫(xiě)操作

（1）產(chǎn)生start位

（2）傳送器件地址ID_Address，器件地址的最后一位為數(shù)據(jù)的傳輸方向位，R/W，低電平0表示主機(jī)往從機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)（W），1表示主機(jī)從從機(jī)讀數(shù)據(jù)（R）。這里按照手冊(cè)給出的操作圖，應(yīng)該是W即低電平。ACK應(yīng)答，應(yīng)答是從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的應(yīng)答，這里不用管。

（3）傳送寫(xiě)入器件寄存器地址，即數(shù)據(jù)要寫(xiě)入的位置。同樣ACK應(yīng)答不用管。

（4）傳送要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。ACK應(yīng)答不用管。

（5）產(chǎn)生stop信號(hào)。

I2C讀操作

（1）產(chǎn)生start信號(hào)

（2）傳送器件地址（寫(xiě)ID_Address），這里按照手冊(cè)給出的操作圖，最低位是W即低電平。ACK。

（3）傳送字地址（寫(xiě)REG_Address），ACK。

（4）再次產(chǎn)生start信號(hào)

（5）再傳送一次器件地址，這里根據(jù)手冊(cè)最低位是讀R高電平，ACK。

（6）讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)最后結(jié)束前無(wú)應(yīng)答ACK信號(hào)。

（7）產(chǎn)生stop信號(hào)。

讀寫(xiě)操作的寫(xiě)器件地址和寫(xiě)數(shù)據(jù)地址操作是一樣的，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中讀寫(xiě)操作中這兩部分復(fù)用了，根據(jù)讀寫(xiě)標(biāo)志來(lái)判斷。

其他部分沒(méi)啥好說(shuō)的根據(jù)時(shí)序圖寫(xiě)就行了，需要注意的一點(diǎn)是我們應(yīng)該在sclk的高電平的中間采樣數(shù)據(jù)，在sclk低電平的中間改變數(shù)據(jù)，當(dāng)sclk為高電平的時(shí)候，sda為出現(xiàn)下降沿為start位， sda出現(xiàn)上升沿為stop位，所以在sclk為高電平的時(shí)候sda應(yīng)該保持穩(wěn)定不能隨意亂動(dòng)。這就又回到了數(shù)據(jù)傳輸有效的條件，只有在sclk為低電平期間，才允許數(shù)據(jù)變化，在高電平期間，不允許數(shù)據(jù)變化，否則就會(huì)出現(xiàn)起始位或結(jié)束位。

EEPROM有個(gè)仿真模型，在夏雨聞老師的書(shū)里面就有，這個(gè)模型默認(rèn)是200khz的sclk驅(qū)動(dòng)，仿真的時(shí)候可以將時(shí)間參數(shù)改小，我這里也分享出來(lái)。

仿真模型代碼點(diǎn)擊閱讀原文可以查看。

根據(jù)仿真模型仿真的話基本不會(huì)有什么問(wèn)題，需要注意的是操作的完成標(biāo)志。從仿真上看到輸入讀寫(xiě)都沒(méi)問(wèn)題，但是stop標(biāo)志沒(méi)產(chǎn)生好，仿真看到讀寫(xiě)操作沒(méi)問(wèn)題，但實(shí)際還是不行的，需要嚴(yán)格按照EEPROM的手冊(cè)操作時(shí)序進(jìn)行，差一點(diǎn)就不行。

我最后使用撥碼開(kāi)關(guān)作為讀寫(xiě)使能，數(shù)碼管顯示讀出來(lái)的輸出，最后實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定存儲(chǔ)地址讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。