掌握IIC总线协议，为FPGA开发添翼

资源摘要信息:"FPGA学习之IIC总线协议" 知识点： 1. IIC总线协议概述： IIC（Inter-Integrated Circuit，又称I2C）是一种多主机串行通信总线，它由Philips公司（现在的NXP公司）于1980年代开发。IIC总线具有接口线少、布线简单、控制灵活、成本低、通信速率适中的特点，特别适用于微控制器和各种外围设备之间的通信。 IIC总线协议支持多主机系统，允许多个主机同时控制总线，并且可以实现设备的主从模式，通过不同的设备地址区分不同的从设备。它主要使用两条信号线进行数据传输：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。 2. IIC总线技术特点： - 主从架构：IIC总线允许多个从设备连接至同一条总线，并且可以有一个或多个主设备。 - 多主机功能：当存在多个主设备时，总线通过仲裁机制决定哪个主设备可以控制总线。 - 串行数据传输：数据按字节顺序传输，每个字节为8位，加上一位应答位，共9位。 - 开放集电极输出：允许线“与”操作，确保多个设备可以驱动总线而不产生冲突。 3. IIC总线通信过程： - 启动条件：当SCL为高电平时，SDA从高电平跳变到低电平表示总线开始传输数据。 - 停止条件：当SCL为高电平时，SDA从低电平跳变到高电平表示总线传输数据结束。 - 应答信号：每个字节传输完毕后，接收设备必须反馈一个应答信号，通常是SDA线在第9个时钟周期内保持低电平。 - 地址与数据：通信开始后，主机发送一个7位或10位的从设备地址，并附带一个读/写位指示接下来是读操作还是写操作。确认地址后，从设备通过应答信号做出响应。之后便是数据的发送或接收。 4. FPGA在IIC总线协议中的应用： 由于FPGA具有可编程的特性，它可以很容易地实现IIC总线协议的物理层和协议层。在FPGA上实现IIC协议可以进行硬件描述语言（HDL）编程，常用的语言有VHDL和Verilog。 在FPGA实现IIC时，可以通过编写状态机来控制通信状态的转换，包括等待状态、启动状态、发送地址状态、读/写状态、接收/发送数据状态和停止状态等。FPGA还可以通过一些自动化工具来生成IIC IP核（Intellectual Property Core），这些IP核提供了一套预先设计好的硬件模块，用户可以直接在项目中引用和配置，简化了设计流程。 5. IIC总线速率等级： IIC总线支持不同的通信速率，包括标准模式（Standard-mode）、快速模式（Fast-mode）、快速模式+（Fast-mode Plus）、高速模式（High-speed mode）和超快速模式（Ultra-fast mode），速率范围从100kbps到5Mbps不等。 6. IIC总线的扩展协议： - SMBus（System Management Bus）：主要用于计算机系统的电源管理和系统管理。 - PMBus（Power Management Bus）：专门针对电源系统管理进行优化的协议。 - IPMB（Intelligent Platform Management Bus）：用于管理服务器或数据中心的系统。 以上是关于FPGA学习中IIC总线协议的一些关键知识点。掌握IIC总线协议对于进行FPGA开发，尤其是在设计硬件接口和通信模块时至关重要。通过理解这些知识点，可以更好地将IIC总线协议应用于基于FPGA的系统设计中。