verilog 写4路I2C hub

在Verilog中编写一个四路I2C Hub，主要用于连接多个I2C设备，并提供一个集中式的I2C通信接口，可以简化硬件设计。这种Hub通常会有一个主控单元和多个端口，每个端口对应一个单独的I2C slave设备。以下是基本的设计步骤：

1. **模块定义**：
首先定义一个模块，如`I2CHub_4Channels`，包含I2C总线接口、四个I2C端口以及必要的控制信号。

module I2CHub_4Channels (
    input wire scl_i, sda_i, // 主I2C总线接口
    input wire [3:0] channel_select, // 选择当前使用的I2C通道
    input wire start, stop, // I2C总线控制信号
    output reg [7:0] address, // 发送的I2C地址
    output reg [7:0] data_out, // 接收的数据
    input wire write_enable, read_enable // 写入和读取请求
);

2. **I2C端口实现**：
对每个通道，创建独立的I2C模块，如`Channel_i2c`，通过内部连接实现I2C数据流的切换。

module Channel_i2c(
    input wire scl_port, sda_port, // 该通道的I2C端口
    input wire data_in, // 输入数据
    output reg data_out // 输出数据
);
...

3. **主控逻辑**：
完成I2C总线控制，监听start和stop信号，选择正确的I2C通道，根据`write_enable`和`read_enable`决定数据流向。

always @(posedge scl_i or posedge sda_i) begin
    // 分析总线事件并处理I2C通信，比如切换数据路径
    ...
end

function void select_channel(int channel);
    assign address = channel_select[3:0]; // 根据通道选择地址
    // 更改数据通路，例如通过MUX切换
endfunction

4. **测试和实例化**：
在顶层模块中，为每个通道实例化`Channel_i2c`模块，并连接到主I2C接口上。同时，添加适当的驱动程序和错误处理。

// 顶层模块
I2CHub_4Channels hub(
    .scl_i(scl_i),
    .sda_i(sda_i),
    ...
);

// 对每个通道实例化
Channel_i2c channel0(.scl_port(hub.scl_out[0]),
                      .sda_port(hub.sda_out[0]),
                      ...
);
...