I2C连续读写实现

IIC系列文章：
(1)I2C 接口控制器理论讲解
(2)I2C接口控制设计与实现
(3)I2C连续读写实现
(4)使用IIC进行多数据读取测试

---

前言

上文的 i2c_bit_shift 模块说完了，我们发现实现一个字节的写操作还是可以实现的，实际的应用中我们不可能只写一个字节的数据，那么此时这个 i2c_bit_shift 模块用来连续写就有些不方便了，从上面的仿真代码就能看出来，这时就需要一个上层模块来控制这个i2c_bit_shift 模块去连续写，这样就方便一些。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、 i2c_bit_shift 模块分析

还是用一个实际的例子来说明。例如往 1 字节器件地址的 EEPROM 中的 0C 地址写数据 0A 呢？我们来看一下上面说的单字节写时序图。

首先我们按照 i2c_bit_shift 模块的操作来拆分一下，这里面可以分成三次操作：
第一次，起始位+写数据（7 位器件 ID + 1 位读写控制位（这里是 0，表示写）），等待从机应答。
第二次，写数据（8 位 EEPROM 的寄存器地址），等待从机应答。
第三次，写数据（写 8 位数据到 EEPROM 中），等待从机应答，然后给出停止位信号。

我们要从一个 1 字节器件地址的 EEPROM 中的 0C地址读取数据。我们来看一下上面说的单字节读时序图。

首先我们按照 i2c_bit_shift 模块的操作来拆分一下，这里面可以分成四次操作：
第一次，起始位+写数据（7 位器件 ID + 1 位读写控制位（这里是 0，表示写）），等待从机应答。
第二次，写数据（8 位 EEPROM 的寄存器地址），等待从机应答。
第三次，起始位+写数据（7 位器件 ID + 1 位读写控制位（这里是 1，表示读）），等待从机应答。
第四次，读数据（从 EEPROM 中读出 8 位数据）+ 应答位（根据需要给出应答（0）或者无应答（1））+ 停止位。
总的来说就是写了三次 1 字节的数据，读了一次 1 字节的数据。

二、 i2c_control 模块实现

原理图展示：

模块接口功能描述：

状态转移图，如下图所示：

为了让代码更简洁这里就用到了两个 task 一个是用来写字节（write_byte），另一个是读字节（read_byte）。写字节的 task 里面就将要写的字节数据准备好（赋值给 i2c_bit_shift 模块的 Tx_DATA 端口），同时涉及到的传给 i2c_bit_shift 模块的 Cmd 命令也准备好，同时触发 Go 信号，这样就可以通过i2c_bit_shift 模块将要写的数据发送到总线上了。同理，读字节的 task 里面将涉及到的传给i2c_bit_shift 模块的 Cmd 命令也准备好，同时触发 Go 信号，这样就可以通过 i2c_bit_shift 模块将总线上的数据读取出来了。代码如下：

task read_byte;
		input [5:0]Ctrl_Cmd;
		begin
			Cmd <= Ctrl_Cmd;
			Go <= 1'b1; 
		end
	endtask
	
	task write_byte;
		input [5:0]Ctrl_Cmd;
		input [7:0]Wr_Byte_Data;
		begin
			Cmd <= Ctrl_Cmd;
			Tx_DATA <= Wr_Byte_Data;
			Go <= 1'b1; 
		end
	endtask

这样的话读代码就可以简化成下面这样了，

write_byte(WR | STA, device_id);
write_byte(WR, reg_addr[15:8]);
write_byte(WR, reg_addr[7:0]);
write_byte(WR | STO, wrdata);

写代码简化为

write_byte(WR | STA, device_id);
write_byte(WR | STO,8'h0C);
write_byte(WR | STA, device_id |8'd1);
read_byte(RD | ACK | STO);

第三行的 device_id | 8’d1 是因为后面要进行读操作，所以用这个小技巧就可以把原本的写改成读了。

那么上面的代码还是有问题，怎么就判断第一行的这个 write_byte 的 task 把数据写成功了呢，这个就需要判断 i2c_bit_shift 模块返回的 Trans_Done 的握手信号，这样就可以接着发送第二行的 write_byte 的 task，以此类推的执行完这四行的 task 就可以实现从 EEPROM 中的 0C 地址读取数据。可以分成 3 个状态来控制这个过程，第一个是写寄存器状态（W