I2C接口特性

2根线

SDA串行数据线（双向数据线）
SCL串行时钟线（必须由主设备发出）

串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。

FPGA与I2C设备之间的总线关系结构

举例说明

I2C协议的通信参数包括设备驱动号，地址和数据；

1. 设备驱动号用来区分总线中不同的驱动设备；
2. 地址和数据没有固定位宽，一般是以字节作为单位，也就是8个bit。编写FPGA逻辑时，需依据驱动设备手册中的规则编写。

下面举个EEPROM的例子来说明一下I2C的通信过程，型号为AT24C256C，FPGA做主控制器。
该例子中的EEPROM是16位地址寻址，8位数据传输；支持任意单地址的字节读写及页读写。

这里A0、A1、A2是硬件外部拉死的，作为设备寻址的一部分。

基本时序

总线时序的基本要求中，SDA的数据状态需要在SCL高电平时保持，变化应发生在SCL的低电平时。

上图中可以看出总线中的4类动作：开始、数据传输、停止及应答。

1. 开始动作：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据；
2. 结束动作：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据；
3. 数据传输动作：在开始条件以后，时钟信号SCL的高电平周期期问，当数据线稳定时，数据线SDA的状态表示数据有效，即数据可以被读走，开始进行读操作。在时钟信号SCL的低电平周期期间，数据线上数据才允许改变。每位数据需要一个时钟脉冲。
4. 应答动作：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。FPGA向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，FPGA接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

一个完整的字节写时序

一个完整的字节读时序