I2C总线接口电路设计

FPGA 与I2C 总线器件接口电路设计 利用FPGA 模拟I2C 总线协议对I2C 总线接口器件AT24C256 进行读写操作。利用按键输入读写命令和相应的地址、数据，对芯片进行读写操作，读写的数据用数码管显示。 一、I2C 总线接口电路设计分析 1. I2C 总线协议 I2C 总线的两根通信线，一根是串行数据线SDA，另一根是串行时钟线SCL。多个符合 I2C 总线标准的器件都可以通过同一条 I2C 总线进行通信，而不需要额外的地址译码器。每个连接到总线上的器件都有一个唯一的地址作为识别的标志，都可以发送或接收数据。I2C 总线通信速率受主机控制，标准模式下可达 100kbit/s。 一般具有 I2C 总线的器件其 SDA、SCL 引脚都为集电极（或漏极）开路结构。因此实际使用时，SDA和SCL 信号线必须加 3~ 10K 的上拉电阻。总线空闲时均保持高平。I2C 总线接法如图1 所示。 图 1 I2C 总线连接示意图 (1) I2C 的主机和从机，发送器和接收器 产生I2C 总线时钟信号和起始、停止控制信号的器件，称为主机，被主机寻址的器件称为从机。 任何将数据传送到 I2C 总线的器件称为发送器，任何从I2C 总线接收数据的器件称为接收器。 主机和从机都可作为发送数据器件和接收数据器件。 (2) I2C 总线上数据的有效性： 时钟线SCL 为高电平时，数据线SDA 的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号； 在数据传送过程中，当时钟线SCL 为高电平时，数据线SDA 必须保持稳定状态 ，不允 许 有跳 变；数据线SDA 的状态 只 能 在SCL 低 电平期 间 才 能 改 变。即 进行串行传送数据时，在SCL 高电平期 间 传送位 数据，低 电平期 间 准备 数据。 (3) 从机地址 I2C 总线不需要额外的片选 信号或地址译码。多个 I2C 总线接口器件可连接到一条 I2C 总线上，它们 之 间 通过地址来 区 分 。主机是主控制器件，只 有一个主机的不需要地址。其它 器件均为从机，均有器件地址，但 必须保证 同一条 I2C 总线上的器件地址不能 重 复 。一般从机地址由 7 位 地址位 和1 位 读写位组 成 ，地址位 为高 7 位 ，读写位 为最 低 位 。读写位 为 0 时，表 示主机将向 从机写入数据；读写位 为 1 时，表 示主机将要从从机读取 数据。 (4) I2C 总线的通信时序 主机 SDA SCL 从机 1 … SDA SCL 从机 2 SDA SCL 从机 n SDA VCC SCL I2C 总线的通信时序如图2 所...