提供一个完整的verilog代码实现i2c总线读写

时间: 2023-09-11 09:05:32 浏览: 300
### 回答1: 以下是一个基本的Verilog代码示例,用于I2C总线的读取和写入。这里假设I2C总线的SCL时钟频率为100 kHz,可以根据需要进行修改。 ``` module i2c_master ( input wire i_clk, // 时钟 input wire i_reset, // 复位信号 inout wire io_sda, // 数据线 output wire o_scl // 时钟线 ); // 定义I2C总线状态 localparam S_IDLE = 3'b000; // 空闲状态 localparam S_START = 3'b001; // 起始状态 localparam S_ADDR = 3'b010; // 地址状态 localparam S_READ = 3'b011; // 读取状态 localparam S_WRITE = 3'b100; // 写入状态 localparam S_STOP = 3'b101; // 停止状态 // 定义I2C总线数据传输方向 localparam D_WRITE = 1'b0; // 写入 localparam D_READ = 1'b1; // 读取 // 定义I2C总线地址 localparam I2C_ADDRESS = 7'h50; // I2C设备地址 // 定义I2C总线时钟周期 localparam T_HALF = 5; // 半个时钟周期,用于时序控制 // 定义I2C总线控制信号 reg [2:0] state; // 状态 reg [7:0] data_out; // 输出数据 reg [7:0] data_in; // 输入数据 reg [6:0] address; // 地址 reg rw; // 读/写 reg busy; // 忙标志位 reg done; // 完成标志位 // 状态转移 always @ (posedge i_clk) begin if (i_reset) begin state <= S_IDLE; address <= 0; data_out <= 0; data_in <= 0; rw <= D_WRITE; busy <= 0; done <= 0; end else begin case (state) S_IDLE: begin // 空闲状态 o_scl <= 1; io_sda <= 1; if (!done) begin state <= S_START; end end S_START: begin // 起始状态 o_scl <= 1; io_sda <= 0; state <= S_ADDR; end S_ADDR: begin // 地址状态 o_scl <= 1; if (busy) begin state <= S_READ; end else begin io_sda <= 1; if (rw == D_WRITE) begin // 写入 data_out <= address; state <= S_WRITE; end else begin // 读取 data_out <= (I2C_ADDRESS << 1) | D_READ; state <= S_READ; end end end S_READ: begin // 读取状态 o_scl <= 1; if (io_sda == 0 ### 回答2: 以下是一个用于实现I2C总线读写的完整Verilog代码: ```verilog module i2c ( input wire clk, input wire resetn, input wire scl, inout wire sda, input wire read_write, input wire [7:0] slave_address, inout wire [7:0] data_in, output wire [7:0] data_out, inout wire ack ); reg [7:0] data_reg; reg [7:0] control_reg; reg data_valid; reg ack_reg; wire read_mode; wire write_mode; wire start_condition; wire stop_condition; wire address_received; wire data_received; wire data_requested; // I2C状态机定义 parameter IDLE = 0; parameter START_BIT = 1; parameter ADDRESS_BIT = 2; parameter ACK_BIT = 3; parameter DATA_BIT = 4; parameter SEND_ACK = 5; parameter READ_DATA = 6; parameter STOP_BIT = 7; reg [2:0] state_reg; assign read_mode = ~read_write; assign write_mode = read_write; assign start_condition = (~sda & scl); assign stop_condition = (sda & scl); assign address_received = (state_reg == ADDRESS_BIT); assign data_received = (state_reg == DATA_BIT); assign data_requested = (state_reg == SEND_ACK || state_reg == READ_DATA); // I2C状态机逻辑 always @(posedge clk or negedge resetn) begin if (~resetn) begin state_reg <= IDLE; data_valid <= 0; ack_reg <= 0; end else begin case (state_reg) IDLE: if (start_condition) state_reg <= START_BIT; START_BIT: if (scl) state_reg <= ADDRESS_BIT; ADDRESS_BIT: if (~scl) state_reg <= ACK_BIT; ACK_BIT: if (scl) state_reg <= DATA_BIT; DATA_BIT: if (~scl) state_reg <= SEND_ACK; SEND_ACK: if (scl) state_reg <= READ_DATA; READ_DATA: if (~scl) state_reg <= STOP_BIT; STOP_BIT: if (stop_condition) state_reg <= IDLE; endcase end end // 数据处理逻辑 always @(posedge clk or negedge resetn) begin if (~resetn) begin ack_reg <= 0; data_valid <= 0; data_reg <= 0; end else begin case (state_reg) IDLE: if (start_condition) ack_reg <= 0; ADDRESS_BIT: if (~scl) ack_reg <= 1; DATA_BIT: if (~scl) ack_reg <= 1; END_DATA_BIT: if (~scl) ack_reg <= 1; READ_DATA: if (~scl) data_valid <= 1; else if (scl) data_valid <= 0; STOP_BIT: if (stop_condition) ack_reg <= 0; endcase if (address_received || data_received) data_valid <= 1; else if (address_received || data_requested) data_valid <= 0; if (data_valid) data_reg <= data_in; end end // I2C总线物理层逻辑 always @(posedge clk or negedge resetn) begin if (~resetn) begin sda <= 1; ack <= 1; end else begin case (state_reg) START_BIT: sda <= 0; ADDRESS_BIT: sda <= slave_address[0]; DATA_BIT: sda <= data_reg[0]; READ_DATA: sda <= data_out[0]; STOP_BIT: sda <= 1; endcase if ((state_reg == ACK_BIT && ack_reg) || (state_reg == SEND_ACK && !ack_reg)) ack <= 1; else ack <= 0; end end endmodule ``` 此Verilog代码实现了I2C总线的读写操作。主要模块包括I2C状态机逻辑模块、数据处理逻辑模块和I2C总线物理层逻辑模块。它定义了I2C总线的各个状态(如IDLE、START_BIT、ADDRESS_BIT等等)和相应的状态转换逻辑。该代码还处理了数据的读写、ACK的发送、中断条件的检测等等。
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