1、概括
前文设计基于FPGA的IIC接口模块，本文将使用eeprom来验证该模块的设计。为了便于查看读写波形，采用两个按键来控制对eeprom数据的读写，当按键0按下后，FPGA向eeprom的前64个存储地址写入地址对应的数据，当按键1按下后，FPGA从eeprom的前64个存储地址读取数据。
该eeprom的原理图如下所示，其中A2、A1、A0表示该eeprom器件地址的低3位，器件地址的高4位固定为4’b1010。wp是写保护引脚，该引脚为低电平才能向eeprom中写入数据。24c02只能存储256字节数据，所以存储地址只有一个字节的数据。
该eeprom的单字节读写时序如下图所示：
该eeprom的页读写时序如下所示：
就是标准的IIC时序，只需要调用前文实现的IIC接口模块即可。
顶层模块的对应的RTL图如下所示，包含两个按键消抖模块对两路按键输入信号消抖，at24c02模块对IIC接口模块的读写进行控制，iic_drive模块驱动IIC时序。
顶层模块对应的参考代码如下所示：
module top #(parameter TIME_20MS = 20_000_000 ,//按键消抖时间，默认20MS；parameter TIME_CLK = 10 ,//系统时钟周期，默认10ns；parameter FCLK = 100_000_000 ,//系统时钟频率，默认100MHz。parameter FSCL = 250_000 ,//IIC时钟频率，默认400KHz。parameter REG_ADDR_BYTE_NUM = 1 ,//寄存器地址字节数，最小值为1；parameter DATA_BYTE_NUM = 1 ,//读写数据字节数，最小值为1.parameter DELAY_TIME = 10_000_000 //延迟时间，10ms.
)(input clk ,//系统时钟信号；input rst_n ,//系统复位信号，低电平有效；input [1 : 0] key ,//按键输入信号；output led ,output scl ,inout sda
);wire [1 : 0] key_out ;wire start ;wire rw_flag ;wire [REG_ADDR_BYTE_NUM*8-1 : 0] reg_addr ; wire [DATA_BYTE_NUM*8-1 : 0] wdata ;wire [DATA_BYTE_NUM*8-1 : 0] rdata ;wire rdata_vld ;wire rdy ;wire ack_flag ;genvar i ;//例化两个按键消抖模块，对输入的两路按键信号进行消抖；generatefor(i=0 ; i<2 ; i=i+1)begin : KEY_Ckey #(.TIME_20MS ( TIME_20MS ),.TIME_CLK ( TIME_CLK ))u_key (.clk ( clk ),//系统时钟，100MHz。.rst_n ( rst_n ),//系统复位，低电平有效。.key_in ( key[i] ),//待输入的按键输入信号,默认低电平有效；.key_out ( key_out[i]) //按键消抖后输出信号，当按键按下一次时，输出一个时钟宽度的高电平；);endendgenerate//例化eeprom的读写控制模块；at2402 #(.TCLK ( TIME_CLK ),//系统时钟周期，10ns..DELAY_TIME ( DELAY_TIME),//延迟时间，10ms..REG_ADDR_BYTE_NUM ( REG_ADDR_BYTE_NUM ),//寄存器地址字节数；.DATA_BYTE_NUM ( DATA_BYTE_NUM ) //读写数据字节数。 )u_at2402 (.clk ( clk ),//系统时钟信号；.rst_n ( rst_n ),//系统复位信号，低电平有效；.key ( key_out ),//按键输入，分别控制写入和读取eeprom。.rdy ( rdy ),//iic控制器忙闲指示信号，高电平表示空闲。.rdata ( rdata ),//从IIC读出的数据；.rdata_vld ( rdata_vld ),//IIC读出数据指示信号；.start ( start ),//开始进行读写操作信号；.rw_flag ( rw_flag ),//读写指示信号，高电平表示进行读操作；.reg_addr ( reg_addr ),//寄存器地址；.wdata ( wdata ),//需要写入寄存器的数据；.led ( led ) //错误指示灯。);//例化IIC接口驱动模块；iic_drive #(.FCLK ( FCLK ),//系统时钟频率，默认100MHz。.FSCL ( FSCL ),//IIC时钟频率，默认400KHz。.REG_ADDR_BYTE_NUM ( REG_ADDR_BYTE_NUM ),//寄存器地址字节数；.DATA_BYTE_NUM ( DATA_BYTE_NUM ) //读写数据字节数。)u_iic_drive (.clk ( clk ),//系统时钟信号；.rst_n ( rst_n ),//系统复位信号，低电平有效；.start ( start ),//开始进行读写操作；.rw_flag ( rw_flag ),//读写标志信号，高电平表示读操作，低电平表示写操作；.reg_addr ( reg_addr ),//寄存器地址,读写操作时共用的地址信号；.wdata ( wdata ),//写数据；.rdata ( rdata ),//读数据信号；.rdata_vld ( rdata_vld ),//读数据输出使能信号，高电平有效；.rdy ( rdy ),//模块忙闲指示信号，位高电平时可以接收上游模块的读写使能信号；.scl ( scl ),//IIC的时钟信号；.ack_flag ( ack_flag ),//高电平表示应答失败；.sda ( sda ) //IIC的双向数据信号；);//例化ILA调试模块//ila_0 u_ila_0 (// .clk ( clk ),//input wire clk// .probe0 ( scl ),//input wire [0:0] probe0 // .probe1 ( u_iic_drive.sda_in ),//input wire [0:0] probe1 // .probe2 ( u_iic_drive.state_c ),//input wire [6:0] probe2 // .probe3 ( u_iic_drive.ack_flag ),//input wire [0:0] probe3// .probe4 ( u_iic_drive.l2h_flag ),//input wire [0:0] probe4 // .probe5 ( u_iic_drive.h2l_flag ),//input wire [0:0] probe5// .probe6 ( u_iic_drive.wr_flag ),//input wire [0:0] probe6 // .probe7 ( u_iic_drive.rd_flag ),//input wire [0:0] probe7// .probe8 ( u_iic_drive.end_div_cnt ),//input wire [0:0] probe8// .probe9 ( u_iic_drive.rw_flag ),//input wire [0:0] probe9 // .probe10 ( u_iic_drive.sda_out ),//input wire [0:0] probe10 // .probe11 ( u_iic_drive.state_n ),//input wire [6:0] probe11 // .probe12 ( u_iic_drive.reg_addr ),//input wire [7:0] probe12 // .probe13 ( u_iic_drive.bit_cnt ),//input wire [3:0] probe13// .probe14 ( u_iic_drive.bit_cnt_num ),//input wire [3:0] probe14// .probe15 ( u_iic_drive.div_cnt ),//input wire [8:0] probe15// .probe16 ( u_iic_drive.start ),//input wire [0:0] probe16// .probe17 ( u_iic_drive.rdata ),//input wire [7:0] probe17// .probe18 ( u_iic_drive.rdata_vld ),//input wire [0:0] probe18// .probe19 ( u_iic_drive.sda_out_en ),//input wire [0:0] probe19// .probe20 ( u_iic_drive.rdy ) //input wire [0:0] probe20//);endmodule
当写入寄存器地址长度和读写数据长度为1字节，对应的TestBench文件如下所示：
`timescale 1 ns/1 ns
module test();localparam CYCLE = 10 ;//系统时钟周期，单位ns，默认10ns；localparam RST_TIME = 10 ;//系统复位持续时间，默认10个系统时钟周期；localparam FCLK = 100_000_000 ;//系统时钟频率，默认100MHz。localparam FSCL = 400_000 ;//IIC时钟频率，默认400KHz。localparam TIME_20MS = 2000*CYCLE ;localparam DELAY_TIME = 80000 ;reg clk ;//系统时钟，默认100MHz；reg rst_n ;//系统复位，默认低电平有效；reg [1 : 0] key ;wire led ;wire scl ;wire sda ;top #(.TIME_20MS ( TIME_20MS ),.TIME_CLK ( CYCLE ),.DELAY_TIME ( DELAY_TIME),.FCLK ( FCLK ),.FSCL ( FSCL ))u_top (.clk ( clk ),.rst_n ( rst_n ),.key ( key ),.led ( led ),.scl ( scl ),.sda ( sda ));eeprom u_eeprom0 (.scl ( scl ),.sda ( sda ));//生成周期为CYCLE数值的系统时钟;initial beginclk = 0;forever #(CYCLE/2) clk = ~clk;end//生成复位信号；initial begin#1; rst_n <= 1'b1; key <= 2'b11;#2; rst_n <= 0;//开始时复位10个时钟；repeat(RST_TIME)@(posedge clk);rst_n <= 1'b1;repeat(3)@(posedge clk);key_task(0);repeat(1300000)@(posedge clk);key_task(1);repeat(1300000)@(posedge clk);repeat(100)@(posedge clk);$stop;//停止仿真；endtask key_task(input [1 : 0] value );beginkey[value] <= 1'b1;@(posedge clk);key[value] <= 1'b0;repeat(7)beginrepeat({$random} % (TIME_20MS/2))@(posedge clk);key[value] <= ~key[value];endkey[value] <= 1'b0;repeat(TIME_20MS*2)@(posedge clk);repeat(7)beginkey[value] <= ~key[value];repeat({$random} % (TIME_20MS/2))@(posedge clk);endkey[value] <= 1'b1;endendtaskendmodule
其中使用的eeprom仿真模型是在网上找到的，这个文件只支持读写数据长度为1字节，需要的同学可以研究下。
`timescale 1ns / 1ps
`define timeslice 100
module eeprom (input scl ,inout sda
);reg out_flag ;reg [7 : 0] memory [2047 : 0] ;reg [10 : 0] address ;reg [7 : 0] memory_buf ;reg [7 : 0] sda_buf ;reg [7 : 0] shift ;reg [7 : 0] addr_byte ;reg [7 : 0] ctrl_byte ;reg [1 : 0] State ;integer i ;// -------------------------------------parameter r7 = 8'b10101111 ;parameter r6 = 8'b10101101 ;parameter r5 = 8'b10101011 ;parameter r4 = 8'b10101001 ;parameter r3 = 8'b10100111 ;parameter r2 = 8'b10100101 ;parameter r1 = 8'b10100011 ;parameter r0 = 8'b10100001 ;parameter w7 = 8'b10101110 ;parameter w6 = 8'b10101100 ;parameter w5 = 8'b10101010 ;parameter w4 = 8'b10101000 ;parameter w3 = 8'b10100110 ;parameter w2 = 8'b10100100 ;parameter w1 = 8'b10100010 ;parameter w0 = 8'b10100000 ;//--------------------------------------assign sda= (out_flag == 1) ? sda_buf[7] : 1'bz;//--------------寄存器和存储器初始化--------------initial beginaddr_byte = 0;ctrl_byte = 0;out_flag = 0;sda_buf = 0;State = 2'b00;memory_buf = 0;address = 0;shift = 0;for(i = 0 ; i <= 2047 ; i = i + 1)memory[i] = 0;end//--------------启动信号检测--------------always @(negedge sda)if(scl == 1)beginState = State + 1;if(State == 2'b11)disable write_to_eeprm;end//--------------主状态机--------------always @(posedge sda)if(scl == 1)stop_W_R;else begincasex(State) 2'b01 : beginread_in;if(ctrl_byte == w7||ctrl_byte == w6|| ctrl_byte == w5 || ctrl_byte == w4 || ctrl_byte == w3 || ctrl_byte == w2 ||ctrl_byte == w1 ||ctrl_byte == w0)beginState = 2'b10;write_to_eeprm;endelse State = 2'b00;end2'b11 :read_from_eeprm;default : State = 2'b00;endcaseend//--------------操作停止--------------task stop_W_R;beginState = 2'b00;addr_byte = 0;ctrl_byte = 0;out_flag = 0;sda_buf = 0;endendtask//--------------读进控制字和存储单元地址--------------task read_in;beginshift_in(ctrl_byte);shift_in(addr_byte);endendtask//--------------EEPROM--------------task write_to_eeprm;beginshift_in(memory_buf);address = {ctrl_byte[3:1],addr_byte};memory[address] = memory_buf;$display("eeprm---memory[%0h]=%0h",address,memory[address]);State = 2'b00;endendtask//--------------EEPROM读操作--------------task read_from_eeprm;beginshift_in(ctrl_byte);if(ctrl_byte == r7 || ctrl_byte == r6 || ctrl_byte == r5 || ctrl_byte == r4 || ctrl_byte == r3 || ctrl_byte == r2 || ctrl_byte == r1 || ctrl_byte == r0)beginaddress = {ctrl_byte[3:1],addr_byte};sda_buf = memory [address];shift_out;State = 2'b00;endendendtask//--------------SDA 数据线上的数据存入寄存器 ，数据在SCL的高电平有效--------------task shift_in;output[7:0] shift;begin@(posedge scl) shift[7] = sda;@(posedge scl) shift[6] = sda;@(posedge scl) shift[5] = sda;@(posedge scl) shift[4] = sda;@(posedge scl) shift[3] = sda;@(posedge scl) shift[2] = sda;@(posedge scl) shift[1] = sda;@(posedge scl) shift[0] = sda;@(negedge scl)begin#`timeslice;out_flag = 1;sda_buf = 0;end@(negedge scl)#`timeslice out_flag = 0;endendtask//--------------EEPROM存储器中的数据通过SDA数据线输出，数据在SCL低电平时变化--------------task shift_out;beginout_flag = 1;for(i = 6 ; i >= 0 ; i = i - 1)begin@(negedge scl);# `timeslice;sda_buf = sda_buf << 1;end@(negedge scl) # `timeslice sda_buf[7] = 1;@(negedge scl) # `timeslice out_flag = 0;endendtaskendmodule
2、eeprom控制模块
该模块就是检测按键按下，然后产生eeprom的读写开始信号，驱动iic模块生成对应读写时序。当按键0按下时，将写eeprom标志信号wr_flag拉高，由于两次写操作需要间隔一段时间，使用一个计数器来计数这段时间，当时间到达后把iic驱动模块的读写开始信号拉高，并且把寄存器地址和需要写入的数据输出给该模块。还需要一个计数器来记录写入多少个数据了，当数据全部写入eeprom之后，把wr_flag拉低。
按键1按下后，将读eeprom的标志信号rd_flag拉高，这里为了后续比较号使用ila抓取信号，两次读操作也加了写操作一样的延时。就是把写操作的寄存器全部都读一遍。
将读出的数据与写入数据进行对比，如果不一致则led输出低电平，否则输出高电平。这个其实没有必要，因为这里采用ila抓取信号可以更加直观。
该模块的代码比较简单，就不再详细讲解，主要的参考代码如下所示：
//产生读指示信号，初始值为低电平，按键1按下后拉高，读出指定地址数据后拉低；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begin//初始值为0;rd_flag <= 1'b0;endelse if(end_cnt)begin//数据全部读出后拉低；rd_flag <= 1'b0;endelse if(key[1])begin//按键1按下时拉高；rd_flag <= 1'b1;endend//产生写指示信号，初始值为低电平，按下按键0后拉高，写入指定数据后拉高；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begin//初始值为0;wr_flag <= 1'b0;endelse if(end_cnt)begin//写入规定数据后拉低；wr_flag <= 1'b0;endelse if(key[0])begin//按键0按下后拉高；wr_flag <= 1'b1;endend//延时计数器，每次写操作结束后，都需要延时一段时间，确保写入的数据被稳定存入eeprom内部；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begin//cnt_r <= 0;endelse if(add_cnt_r)beginif(end_cnt_r)cnt_r <= 0;elsecnt_r <= cnt_r + 1;endendassign add_cnt_r = (wr_flag || rd_flag) && rdy;//当一次写操作结束时，开始对系统时钟计数；assign end_cnt_r = add_cnt_r && cnt_r == DELAY_CNT - 1;//计数器cnt用来记录每次按下按键后需要读写的数据个数；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begin//cnt <= 0;endelse if(add_cnt)beginif(end_cnt)cnt <= 0;elsecnt <= cnt + DATA_BYTE_NUM;endendassign add_cnt = end_cnt_r;assign end_cnt = add_cnt && cnt >= 64-1;//如果读标志有效，则该信号拉高，表示进行读操作，否则默认进行写操作；always@(posedge clk)beginrw_flag <= rd_flag;end//生成读写的开始信号，还有读写操作的寄存器地址和需要写入的数据信号；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begin//初始值为0;reg_addr <= 0;start <= 1'b0;endelse if(add_cnt)beginreg_addr <= cnt;start <= 1'b1;endelse beginstart <= 1'b0;endend//一次写入EEPROM内部的数据；generateif(DATA_BYTE_NUM == 1)begin//每次发送1字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b0;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= cnt;elseled <= (cnt == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 2)begin//每次发送2字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1)} == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 3)begin//每次发送3字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2)} == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 4)begin//每次发送4字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3)} == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 5)begin//每次发送5字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4)} == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 6)begin//每次发送6字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5)} == rdata) && rdata_vld;endendelse if(DATA_BYTE_NUM == 7)begin//每次发送7字节数据；always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5),(cnt[7:0]+8'd6)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5),(cnt[7:0]+8'd6)} == rdata) && rdata_vld;endendelse begin//每次发送8字节数据，此处最多写了一次写入或者读出8字节数据的程序，如果想要一次从EEPROM中写入更多数据，则需要将这个数据拼接更多位进行测试。always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginled <= 1'b1;wdata <= 0;endelse if(add_cnt)wdata <= {cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5),(cnt[7:0]+8'd6),(cnt[7:0]+8'd7)};elseled <= ({cnt[7:0],(cnt[7:0]+8'd1),(cnt[7:0]+8'd2),(cnt[7:0]+8'd3),(cnt[7:0]+8'd4),(cnt[7:0]+8'd5),(cnt[7:0]+8'd6),(cnt[7:0]+8'd7)} == rdata) && rdata_vld;endendendgenerate
3、模块仿真
前文的按键消抖模块、IIC驱动模块都是使用前文详细讲解且开源的模块，此处不再赘述。直接对本工程进行仿真。
首先将顶层模块的写寄存器地址字节数、读写数据字节数均设置为1。使用vivado的仿真如下图所示：
把上图中写数据的一段时序放大后如下图所示，首先发送起始位，然后写入器件地址和写指示位，之后应答位。然后发送写寄存器地址26，之后写入数据26，最后发送停止位。完成向地址26中写入26的时序。
下图是读出地址为20的时序，首先发送起始位、器件地址、写寄存器地址，之后发送重复起始位，然后器件地址，之后就读取数据，最后发送停止位。图中蓝色信号就是三态门使能信号，该信号为低电平时关闭三态门，主机释放数据总线，从机驱动数据总线。
从地址20中读出的数据是20，由此验证写入和读出数据均没有问题。
接下来对页写和页读时序进行仿真，由于这个at2402的仿真模型只支持单字节的读写时序，所以多字节超出的部分从机不会应答，此处只是借助仿真查看下读写时序是否与预期一致即可，具体验证可以在后文的ILA抓取信号处验证。
将顶层模块的读写数据字节数的参数DATA_BYTE_NUM设置为3，就是每次读写3个地址的数据，然后运行仿真，结果如下所示。相比图7的读写时间将大幅度减小。
将上图中写入寄存器数据的一段仿真时序放大，如下图所示，向寄存器地址为30开始的三个寄存器中分别写入数据30、31、32。仿真时序没有问题，从机没有应答是因为仿真模型不支持这种模式，没有关系。
将上述读数据时序放大，如下图所示，从连续读出45、46、47地址处的数据。前面的时序都没有问题，主要关注在读数据阶段主机应答信号产生是否正确，主机在接收前两字节数据后都将数据线拉低应答，接收最后一字节数据后将数据线拉高，不应答从机然后发送停止位，由此仿真时序没有问题。
然后就是验证一下寄存器地址多字节的IIC读、写时序，将顶层模块的寄存器地址长度REG_ADDR_BYTE_NUM参数设置为3，读、写数据的长度DATA_BYTE_NUM设置为1，然后运行仿真，总体仿真结果如下图所示。
将上图中写数据的部分时序放大，如下图所示，向寄存器地址24’d12中写入12。连续输入三字节地址数据后，输入需要写入的数据，注意先写高字节数据的高位。
将图13中读时序放大，结果如下所示，寄存器地址包含3字节数据，读取24’d35中的数据，3字节寄存器地址发送完毕后，发送重复起始位，之后依次发送器件地址，之后读数据，最后发送停止位。
多字节数据的读写时序与前文的eeprom页读写时序是一样的，因此就不再单独仿真了。仿真到此结束，由于仿真模型的问题，后续几个仿真只能查看读写的时序是否符合要求，不能通过读写的数据得到仿真结果，如果有兴趣可以试着修改仿真模型，达到要求。
4、上板测试
上面已经对仿真做了仿真，本文采用的eeprom的寄存器地址只有一个字节，所以不能对多字节的地址读写进行验证，但是通过前文仿真结果也应该不会有问题了。
首先抓取单个存储地址数据的读写时序，把顶层模块的写寄存器地址长度参数（REG_ADDR_BYTE_NUM）设置为1字节，读写数据长度的参数（DATA_BYTE_NUM）也设置为1字节。然后对工程综合、实现，查看该工程的资源消耗如下图所示，消耗89个LUT资源和65个触发器资源。
将bit文件下载到开发板中，ILA将start高电平作为触发条件。按下按键0抓取的信号如下图所示：
将上图中的一帧数据放大，如下图所示，向地址5中写入5，对应的时序与前文仿真的时序基本一致，这里的sda_in就是iic数据总线的状态。
按下按键1，FPGA读取eeprom前64个地址的数据，ILA抓取的时序如下所示。
将上图中的一帧数据放大，如下图所示，从地址5中读出数据，最后读出的数据为5，证明前面写入和本次读出的数据均正常。
然后对页读写时序进行测试，把顶层模块的读写数据长度的参数（DATA_BYTE_NUM）设置为5字节，然后对工程进行综合、实现，查看该工程消耗的资源。当读写数据为5字节时IIC驱动模块消耗135个LUT、160个触发器资源。
然后按下按键0，抓取的信号如下图所示：
将上述的写时序放大，结果如下图所示，向寄存器地址5、6、7、8、9中分别写入5、6、7、8、9。ILA抓取的时序与前文仿真结果基本一致，首先写入第一字节数据5之后，继续发送下一字节数据6，直到写入5字节数据后，才发送停止位结束写入时序。
按下按键1，ILA抓取读时序如下图所示：
将上述的读时序放大，结果如下图所示，向寄存器地址10开始连续读取5字节的数据。由于ILA抓取信号的位宽就设置成了8位，所以下图ILA输出的信号就只显示了最后输出的那一字节数据，实际上是包含5字节数据的，只是ILA显示不出来，需要修改IP位宽。
上图中紫色信号是IIC数据总线，天蓝色信号是IIC时钟信号，黄色信号是主机的数据输出使能，低电平表示主机释放数据总线。读取的第一字节就是10，然后依次是11、12、13、14。由此连续读出了地址10、11、12、13、14的数据。
证明多字节的IIC读写时序正常，没有问题，也就验证了IIC接口模块设计无误。
至此，IIC接口模块的设计和验证就将清楚了，如果不理解的可以留言，接口时序电路的设计首先都要查看官方技术手册，然后再去查找具体芯片对该接口时序的要求。要特别注意该接口的时钟频率、读写间隔时间、建立时间、保持时间，像这种数据再时钟中部赋值的低速串行接口时序，建立时间和保持时间一般是不会存在问题的。
最后如果要获取本设计的工程文件，在后台回复“基于FPGA的eeprom读写工程”（不包括引号）即可，工程中ILA默认是被注释掉的。IIC接口模块已经全部做了参数化处理，使用时直接例化修改parameter参数即可，不需要额外修改其余任何代码。
您的支持是我更新的最大动力！将持续更新工程，如果本文对您有帮助，还请多多点赞👍、评论💬和收藏⭐！
