[FPGA] IIC读写EEPROM

一 IIC协议

1.1 iic介绍

I2C即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线），是由Philips半导体公司（现在的NXP

半导体公司）在八十年代初设计出来的一种简单、双向、二线制总线标准。多用于主机和从机

在数据量不大且传输距离短的场合下的主从通信。主机启动总线，并产生时钟用于传送数据，

此时任何接收数据的器件均被认为是从机。

IIC是一种两线式串行总线，由数据线SDA和时钟线SCL构成通信线路，既可用于发送数据，也可接受数据，是一种半双工通信协议。总线上的主设备和从设备之间以字节为单位进行双向的数据传输。多用于主机和从机在数据量不大且传输距离短的场合下的主从通信。

I2C总线由数据线SDA和时钟线SCL构成通信线路，既可用于发送数据，也可接收数据。在

主控与被控IC之间可进行双向数据传送，数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s，在快

速模式下可达400kbit/s，在高速模式下可达3.4Mbit/s，各种被控器件均并联在总线上，通过

器件地址（SLAVE ADDR，具体可查器件手册）识别。

1.2 iic传输速率

标准：100kbit/s，

快速：400kbit/s，

高速:3.4Mbit/s。

在读写EEPROM实验中，速率为(50Mbit/s)/250=200Kbit/s

1.3 iic特点（物理层）

(1) 它是一个支持多设备的总线（支持多主机多从机）。

(2) IIC总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) 一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。

(3) 每个连接到IIC总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用设备独立地址访问不同设备。

(4) IIC总线通过上拉电阻接到电源。当IIC设备空闲时，设备会输出高阻态，当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把IIC总线拉成高电平。

(5) IIC总线具有仲裁机制。

1.4 iic时序

空闲状态：
I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

起始信号:
由主机产生，在SCL保持高电平期间，SDA的电平被拉低，称为 I2C总线总线的起始信号，标志着一次数据传输开始。起始信号由主机主动建立的，在建立该信号之前I2C总线必须处于空闲状态。

数据传输:
以字节为单位进行串行传输数据，每传输1bit数据都需要一个时钟周期，即20 * 250ns，在时钟线为低电平的时候进行传输数据，高电平的时候保持不变，进行采样。在时钟信号线SCL为低电平时，将需要写入的数据提前给到数据信号线SDA，方便时钟信号线SCL为高电平时，准确获取到数据信号线SDA上的数据。

当sda、scl为低电平时，发送端开始发送数据，当接收完8bit数据会通过数据线反馈一个应答信号ACK ，应答信号低电平有效，表示已经接收到了该字节；当反馈为高电平时，表示接收该字节失败，在反馈期间，即接收端在第九个时钟脉冲之前将SDA拉低，确保在该时钟周期保持低电平。另外发送多字节数据会在有效应答后scl低电平期间继续发送数据，知道发送完所有字节数据，反馈一个NACK高电平，在scl高电平期间采样，此时表示发送数据完成，结束发送。进入停止位。

应答信号：
12C总线上的所有数据都是以字节传送的，发送端每发送一个字节，就必须在第9个SCL脉冲期间释放SDA，由接收端反馈一个应答信号。应答信号为低电平时，称为有效应答位（ACK)，表示接收端成功接收了该字节;应答信号为高电平时，称为非应答位(NACK)，表示接收端接收该字节失败。对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收端在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA拉低，并且确保在该时钟周期的高电平期间保持低电平。如果接收端是主控端，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送端结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送停止信号。

停止信号:
在SCL保持高电平期间，SDA被释放，返回高电平，称为I2C总线的停止信号，标志着一次数据传输的终止。停止信号由主机主动建立的，建立该信号之后，I2C总线将返回空闲状态。

二 SCCB协议

2.1 SCCB介绍

SCCB ( Serial Camera Control Bus）是 OmniVision公司公布的串行摄像机控制总线协议，相当于一个简易的I2C 协议。SCCB有三线和两线之分，三线的是一主机多从机，两线的是一主机一从机。

2.2 数据传输

在SCCB协议中，一个基本传输单元称作一个相（phase），一个相包含总共9比特，前8比特为数据，它的响应信号ACK被称为一个传输单元的第9位，分为Don’t care和 NA(No ACK)。Don’t care位由从机产生;NA位由主机产生，由于SCCB不支持多字节的读写，NA位必须为高电平。sCCB没有重复起始的概念，因此在 SCCB的读周期中，当主机发送完片内寄存器地址后，必须发送总线停止条件。不然在发送读命令时，从机将不能产生 Don’t care 响应信号。
当写数据到从机被定义为写传输，当从机中读数据被定义为读传输，每一个传输都要有开始位(start)和结束位(sotp);完整的数据传输包括两个或三个阶段，每一个阶段包含9位数据，其中高8位为所要传输的数据，最低位根据器件读写情况有不同的取值:
每一个阶段组成:8位数据+don’t care/NA
如果是主机发送数据，即进行写操作，第9位就为don’t care;如果是从机发送数据，即为读操作，第九位就为NA。