摘要：
今天，我花了一天时间研究i2c总线的特性。因为我想用FPGA来设计i2c总线的操作时序i2c总线是一种常用的串行总线。我想操作串行eepromAT24C512。EEPROM的容量为512KBIT，内部按照每页128字节进行组织，共512页。第一点：芯片工作速度的选择：根据AT24C512手册，芯片可以在1.8V-5.0V的电压下工作；I2C总线的最大运行速度随电压水平的不同而变化。此参数与AT24C512的工作电压有关。因此，NoACK信号可用于确定内部操作是否完成。
今天花费了一天时间，研究i2c总线的特点。因为我要用FPGA设计操作i2c总线的时序.i2c总线是常用的串行总线。我要操作的串行eeprom AT24C512。该EEPROM 容量是512KBIT，内部按照每页128字节组织，总共是512页。根据我的设计构思，准备使用PAGE WIRET 和随机连续读 两种命令方式。读写准备按照页方式进行。根据我上面的要求，我仔细研读eeprom 手册。下面我分享我读书心得。
第一点：芯片工作速度选择： 根据AT24C512手册可以知道，该款芯片的电压工作可以为1.8V-5.0V ； 不同电压等级I2C总线的最大工作速度不同。1.8V--最大工作速度fscl=100K; 2.7V----最大工作速度fscl=400K;5.0V----最大工作速度fscl=1000K. 在本案中，我要操作的AT24C512 电压等级是3.3V. 因此，我定义fscl=200K(取最大速度的一半），保证时序。
第二点：写周期耗时间（Write Cycle Time)-Twr。 该参数也是编写FPGA程序需要特别考虑一个时间。根据DATASHEET，该参数定义了从I2C总线停止位开始到数据真正写到存储区，EEPROM内部耗时。该参数与AT24C512的工作电压有关。从DATASHEET可以看到，1.8V的芯片，该参数最大为20毫秒；2.7V和5V的芯片，该参数的最大时间为10毫秒。
第三点：AT24C512支持读写操作方式：从DATASHEET可以看到，两种写方式和4种读操作方式。
1. 当前地址写操作方式：
EEPROM内部具有保持当前地址的寄存器。对当前地址进行写操作时，不需要指定地址。只要单纯给出写指令和该地址数据即可。写操作完成后，内部所保持的当前地址将自动进位。其时序图如下：
这是指定任意的地址（8位）写人数据的方式。 起始字节的DEVSEL按照前面描述的起始数据的格式，位7～4是“1010”的固定模式，位操作（“1”）还是写操作（“0”）。如果存储器处于写保护状态（WC引脚为高电平等），则在接收地址之前一直返回ACK信号，对于之后传输的数据，则返回No-ACK信号。
数据发送完毕后，如果检测出来自主机的结束条件，则EEP－ROM内部开始进行写入操作。根据数据手册可查出完成写入操作所需要的时间。＋5V的产品需要5ms，其他的产品大约需要10ms左右的时间。
EEPROM内部的替换周期在进行过程中，即使发送下一个指令也将返回NoACK信号。因此，利用该NoACK信号就可判断内部的操作是否完成。
数据发送完毕后，如果检测出来自主机的结束条件，则EEP－ROM内部开始进行写入操作。根据数据手册可查出完成写入操作所需要的时间。＋5V的产品需要5ms，其他的产品大约需要10ms左右的时间。
EEPROM内部的替换周期在进行过程中，即使发送下一个指令也将返回NoACK信号。因此，利用该NoACK信号就可判断内部的操作是否完成。
2. 页地址写操作方式
页面写操作本身与字节写是相同的。由于在存取后地址自动进位，因而可以按序发送1页（16字节）以内的数据。实际上向存储器单元的写人操作，与字节写相同，都是在检测出结束条件后进行的，所以需要等待，直到操作结束，然后再进行下一个操作。其时序图如下：
3. 当前地址读操作方式
EEPROM内部具有保持当前地址的寄存器。读取当前地址的数据时，不需要指定地址。只要单纯给出读指令就可读出数据。读取完毕后，内部所保持的当前地址将自动进位。其时序图如下：
4. 指定地址读操作方式（随机读）
随机读是由主机指定任意的地址读取的。利用写指令设定地址，如果赋予读指令则可以读出当前地址。所以，与字节写操作时相同，在第1字节的数据后面给出地址。在这里，一旦发送出数据就成为写操作，在此设置开始条件，取消向写操作的迁移而发出读指令，将从事先设定的地址中读出数据。此时，DEVSEL数据（前7位数据）必须设定与最初写指令所发送的相同的值。时序图如下：
5.指定地址顺序读操作方式（顺序读）
在当前地址读操作之后，如果主机返田ACK信号，则为顺序读模式，器件将准备下一个地址的数据，主机取回该数据。一旦到达要读出的最终地址，主机将返回NoACK信号，通知器件这已是最后的数据。
6.指定地址顺序随机读操作方式（顺序随机读）
当指定任意地址、希望由此连续读出数据时，可利用该模式。只要认为这是与对应于当前读的顺序读相同的模式即可。
顺序随机读模式与随机读同样进行读操作，接收到数据后如果是ACK应答，则器件将准各下一个地址的数据；如果是最终数据，则返回NoACK信号，结束数据的传输。时序图同上
顺序随机读模式与随机读同样进行读操作，接收到数据后如果是ACK应答，则器件将准各下一个地址的数据；如果是最终数据，则返回NoACK信号，结束数据的传输。时序图同上
第4点：数据传递时序。I2C总线，所有操作时序都遵循这个原则：高电平，取数据；低电平，不取数据。所有对于所有时序编程来说，要求在低电平准备好数据，然后高电平传递。时序图如下：
第5点：IO总线操作。对应FPGA IO总线操作技巧一定要处理好。
个人认为：掌握好以上5点，用CPU编程操作I2C总线一点是一点问题都没有！
特别要注意一点：接收到EEPROM响应（ACK后),不要下一个时钟周期就给数据总线给高电平,这样会造成总线冲突!