FPGA学习笔记
IIC协议
1. IIC协议概念
2. IIC协议原理
2.1. 起始位，结束位
2.2. 器件地址
2.3. 存储器地址
2.4. 应答位
2.5. 读写时序
1. IIC协议概念
IIC: inter integrated circuit BUS, 集成电路总线，是一种串行通信总线，多为主从结构。 一般用在小数据亮场合，传输距离短。
特点：
- 连接简单：物理层上，IIC协议只有2根总线线路：SCL(串行时钟线), SDA(串行数据线)
- 双向通信：两根线可以完成数据的传入和传出。
- 多主多从：一个IIC总线上可以连接多个主机，多个从机。同一时刻，只能有一个主机向总线发起传输。
- 传输速度快：在标准模式下，100kbit/s，快速模式下400kbit/s，高速模式下3.4Mbit/s。主从设备之间以字节为单位双向数据传输。
- 唯一ID：总线上的每一个器件有唯一ID。只有总线上的传输与该器件的ID匹配时，器件才对总线上的传输做出相应的回应。不会产生冲突。
2. IIC协议原理
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2.1 起始位，结束位
起始位：SCL信号为高电平时，SDA出现一个下降沿 开始传输数据
停止位： SCL高电平，SDA上升沿 停止传输数据
总线空闲状态：SCL高电平；SDA高电平；
SCL高电平：SDA数据稳定；SCL低电平：SDA数据变化 -
2.2. 器件地址
传输顺序：从高位到低位
Eg. Chip select bits: 3’b100
读：1010_100_1
写：1010_100_0 -
2.3. 存储器地址
长度：1或2个字节(与器件的存储单元数有关)
位置：主机收到ACK后，主机发出存储地址 -
2.4. 应答位
当发送方（图：主机）将8位数据发送完成后，等待接收方（图：从机）发送一个应答信号，表示是否已经接收数据。0：应答，1：非应答。(应答信号在8位数据发送完后紧接着的时钟周期(图：#9)) -
2.5. 读写时序
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读操作：总线上主机从指定的从机的指定的存储地址读取一个(多个)字节数据的完整时序
主机操作过程：
① 主机设置 SDA 为输出；
② 主机发起起始信号；
③ 主机传输器件地址字节，其中最低位为 0，表明为写操作；
④ 主机设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号；
⑤ 读取应答信号成功，主机设置 SDA 输出，传输 1 字节地址数据；
⑥ 主机设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号；
⑦ 读取应答信号成功，主机设置 SDA 输出，对于两字节地址段器件，传输低字节地址数
⑧ 据；对于 1 字节地址段器件，无此步骤；
⑨ 主机发起起始信号；
⑩ 主机传输器件地址字节，其中最低位为 1，表明为读操作；
⑪ 设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号；
⑫ 读取应答信号成功，主机设置 SDA 为三态门输入，读取 SDA 总线上的一个字节的数
⑬ 据；
⑭ 产生无应答信号（高电平）（无需设置为输出高电平，因为总线会被自动拉高）；
⑮ 主机产生 STOP 位，终止传输。 -
写操作：总线上主机写一个((多个))指定数据到指定从机的指定出去地址的完整时序
主机操作过程：
① 主机设置 SDA 为输出；
② 主机发起起始信号；
③ 主机传输器件地址字节，其中最低位为 0，表明为写操作；
④ 主机设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号；
⑤ 读取应答信号成功，主机设置 SDA 为输出，传输 1 字节地址数据；
⑥ 主机设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号；
⑦ 读取应答信号成功，对于两字节地址段器件，传输地址数据低字节，对于 1 字节地址段器件，主机设置 SDA 为输出，传输待写入的数据；
⑧ 设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号，对于两字节地址段器件，接着步骤 9；对于 1 字节地址段器件，直接跳转到步骤 11；
⑨ 读取应答信号成功，主机设置 SDA 为输出，传输待写入的数据（对于两字节地址段器件）；
⑩ 设置 SDA 为三态门输入，读取从机应答信号（两字节地址段器件）；
⑪ 读取应答信号成功，主机产生 STOP 位，终止传输。
参考资料：《FPGA系统设计与验证实战指南》
【注】：个人学习笔记，如有错误，望不吝赐教，这厢有礼了~~~