深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 -- 第一篇：I2C总线协议深度解剖

I2C总线协议深度剖析与FPGA实战
最新推荐文章于 2025-12-02 21:09:27 发布
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#fpga开发 #开源协议

第一篇：I2C总线协议深度解剖

副标题 : 两根线如何征服千亿设备？详解硬件工程师必须掌握的通信奥义

1. 为什么I2C仍是嵌入式经典？

1.1 总线拓扑的哲学

拓扑对比图
在这里插入图片描述
SPI需4线+N片选 vs I2C仅2线级联
UART点对点 vs I2C多主从架构

成本控制实例 ：某智能手表传感器模组布线成本节省37%

1.2 技术演进时间线

  • 1982~2023关键节点 ：
年份 事件 速率提升
1982 Philips发布初版标准 100kHz
1998 专利开放引发生态爆发 400kHz
2007 加入高速模式(HS-mode) 3.4MHz
2014 最新版UM10204规范 5MHz

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深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 - 第一篇：I2C总线协议深度解剖
05-17
I2C总线协议，全称Inter...深入理解I2C总线协议以及在FPGA上的实现，对于设计高性能、可靠的嵌入式系统而言，是一个必备的技能。无论是进行硬件设计还是软件开发，对I2C协议的掌握都将大大提高系统集成的效率和成功率。
【数字IC】深入浅出理解I2C协议
weixin_43698385的博客
06-03 1万+
从数字IC的角度，深入浅出解读I2C协议相关内容，涵盖连接方式，数据传输格式和仲裁机制。
I2C总线深入浅出
系统运维
10-15 407
I2C总线深入浅出 IIC总线，是INTER-IC串行总线的缩写。INTER-IC原文大意是用于相互作用的集成电路，这种集成电路主要由双向串行时钟线SCL和双向串行数据线SDA两条线路组成，由荷兰菲利浦公司于80年代研制开发成功。 　　IIC总线在传送数据时其速率可达100kbps，最高速率时可达400kbps，总线上允许连接的设备数主要决定于总线上的电容量，一般设定为4...
深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 -- 第五篇：多主仲裁与错误恢复
GateWorld的博客
05-23 1036
摘要： 本文深入探讨I2C系统的多主仲裁与错误恢复机制。通过硬件实现的仲裁逻辑（Verilog代码示例）和波形分析，解析总线冲突处理策略。提出CRC校验加速方案，对比硬件/软件实现性能，并构建错误分类与恢复策略表。进一步设计高级诊断功能，包括错误注入测试平台和JTAG调试接口。最后给出总线负载管理、错误恢复优化及时序验证等设计建议，为构建高可靠I2C系统提供完整解决方案。核心创新点在于硬件仲裁算法与自动化错误注入测试框架的结合。
深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 -- 第三篇：Verilog实现I2C Master核
GateWorld的博客
05-20 1121
本文详细介绍了如何使用Verilog从零构建一个工业级I2C Master控制器。文章首先阐述了模块的三层架构设计，包括PHY层、控制层和接口层，并提供了可配置参数的设计示例。接着，文章深入解析了状态机核心逻辑、SDA双向端口控制以及SCL时钟生成器的关键代码实现。在仿真验证部分，文章提出了自动化测试平台和覆盖率分析方案，确保代码的可靠性和完整性。最后，通过AT24C04 EEPROM的读写操作实战案例，展示了控制器的实际应用和性能数据。本文为读者提供了从设计到实现的完整指南，适合硬件工程师和开发者参考。
I2C接口（1）：IIC协议深度解析---从基础到高级特性
FPGA_小田老师的博客
11-07 1978
本文全面解析了I2C总线协议，详细介绍了其基本特性：仅需SDA和SCL两根信号线即可实现多主从通信。重点阐述了包括起始/停止条件、数据传输时序在内的通信流程，以及三种基本传输模式。文章还深入分析了7位/10位地址寻址方式、特殊功能处理、不同速度等级（最高3.4Mbit/s）的特性差异，并对电气特性和信号完整性要求进行了说明。通过系统性的讲解，为嵌入式系统设计人员提供了完整的I2C协议实现指南。
《C#上位机开发从门外到门内》2-2：I2C总线协议及其应用详解
百锦再的博客
03-11 4792
本文详细介绍了I2C总线协议的通信机制、设备寻址与数据传输，以及上位机实现I2C通信的关键技术。I2C通信机制利用SDA和SCL两根总线实现数据和时钟同步传输，通过起始信号、重复起始信号和终止信号确保传输帧的完整性。数据传输过程中采用应答机制（ACK/NACK），大大提高了数据传输的鲁棒性和错误检测能力。时钟伸展机制允许从设备根据处理需求主动延长时钟周期，为多种速度设备混合通信提供了可能。设备寻址与数据传输采用7位和10位两种地址模式，保证系统中每个设备具有唯一地址，避免总线冲突。
IIC原理超详细讲解---值得一看
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Z小旋
04-11 30万+
文章目录IIC 简介ＩＩＣ的物理层IIC的高阻态IIC物理层总结：ＩＩＣ的协议层IIC 总线时序图初始(空闲)状态开始信号：停止信号数据有效性应答信号IIC数据传送数据传送格式IIC发送数据IIC读数据：以AT24C02为例子软件IIC和硬件IIC IIC 简介         IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由NXP...
一文速通 IIC I2C子系统驱动 通信协议原理 硬件 时序 深度剖析
你要拥有一个你喜欢并且热爱的人生
12-21 1225
本文作为一个引入，作用是让读者理解熟知IIC协议关键内容，结合实际手册内容，深度解析协议本质，作为后续嵌入式linux驱动IIC子系统的一个铺垫。
IIC I2C子协议 SMBus协议 通信协议原理 时序 SMBus深度剖析
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系统管理总线（SMBus）是一种双线接口，通过该接口，各种系统组件芯片和设备可以相互以及与系统其他部分通信。它基于I²C总线的操作原理。附录B提供了一些SMBus特性与I²C总线不同的方式的描述。
SMBus为系统和电源管理相关任务提供了一个控制总线。系统可以使用SMBus向设备发送和接收消息，而不是使用单独的控制线。移除单独的控制线可以减少引脚数量。接收消息确保了未来的可扩展性。
深入浅出IIC协议 - 从总线原理到FPGA实战开发 --第四篇：I2C工业级优化实践
GateWorld的博客
05-21 1172
本文详细介绍了I2C控制器在工业级应用中的优化实践，涵盖了从实验室到产线的全流程设计要点。首先，通过时序收敛技巧，包括关键路径识别与优化、多周期路径约束和时钟分组策略，确保信号传输的稳定性。其次，低功耗设计通过动态时钟门控和电源域隔离技术，显著降低了空闲状态功耗。信号完整性优化部分，通过PCB布局规范和眼图测试分析，提升了信号传输质量。最后，生产测试方案包括边界扫描测试和老化测试策略，确保产品的高可靠性和长寿命。这些优化措施共同提升了I2C控制器在工业环境中的性能和可靠性。
FPGA与AD9371的数据交互
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12-02 289
AD9371采用零中频架构，接收侧通过本振下变频至基带，支持7.5-100MHz接收带宽。该芯片包含4个JESD204B接口Lane（RX/ORX各2个）和4个TX Lane，由外部时钟芯片提供device clock和SYSREF信号。
FPGA在TSN板卡应用
测试专家的专栏
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实测数据显示，基于FPGA的TSN交换机可实现端到端延迟小于10μs，抖动控制在±50ns以内，满足工业自动化中运动控制等严苛场景需求。采用PTP（精确时间协议）硬件加速架构，通过FPGA内部的MMCM（混合模式时钟管理器）和GTY高速收发器实现时钟恢复。Intel Quartus Power Analyzer显示，在40Gbps线速下，28nm工艺FPGA的功耗可控制在25W以内，比固定频率方案节能40%。**一、FPGA在TSN板卡中的核心价值**3. **低延迟转发引擎**
FPGA基础知识（十六）：Xilinx Block Memory IP核完全指南（1）--核心定位与基础配置
FPGA_小田老师的博客
12-02 745
本文介绍了FPGA设计中Block Memory Generator与FIFO Generator的核心区别及配置要点。Block Memory是可随机访问的存储阵列，适合需要直接寻址的场景；FIFO是先进先出队列，适合顺序存取。文章详细解析了Block Memory的Basic配置页面，包括Memory Type（单端口、双端口等）、ECC选项、写使能设置等关键参数，并提供了配置示例和最佳实践建议。正确选择存储方案和合理配置参数是提升FPGA设计性能的关键。
【FPGA+DSP系列】——DSP的EPWM外设注意事项
g_125487的博客
12-02 425
本文总结了EPWM模块的配置方法，包括中断设置、周期调整、占空比控制、相位调节和死区设置。在中断配置方面，详细说明了寄存器使能、中断服务函数编写和标志位清除流程。对于PWM波形生成，介绍了时钟分频、计数方式（上下计数）和动作方式（零值/周期/比较点触发）的设置。死区配置部分包含输入模式选择、双脉冲控制和边沿延时设置，并提供了相关寄存器配置代码示例。通过LED闪烁实验验证了EPWM中断功能的正确性。
FPGA硬件加速卡设计原理图：1-基于Xilinx XCKU115的半高PCIe x8 硬件加速卡 PCIe半高 XCKU115-3-FLVF1924-E芯片
12-02 178
本板卡系我公司自主研发，采用Xilinx公司的XCKU115-3-FLVF1924-E芯片作为主处理器，主要用于FPGA硬件加速。板卡设计满足工业级要求。
HDMI字符显示 —— 基于Genesys2
weixin_72661375的博客
12-02 195
HDMI字符显示实现
FPGA教程系列-通过FIFO实现延时与跨时钟域
fantasygwh2015的博客
11-24 231
跨时钟域的话要考虑读和写的时钟，在这里简单的用读快写慢来进行实验，FIFO核中，有data count 的功能，其实原理很简单，当数据大于一个值后开始读，小于一个值后停止读就可以实现，当然，都是一些基本的操作，用于加深下FIFO的应用，并没有太多的实际用途，以后还是要具体情况具体分析，这里仅作为一个熟悉FIFO核的过程。简单的描述下逻辑，延时的话，是在同一个时钟域下，设置一个计数器，当写数据的时候开始计数，计数到需要的延时后读信号开始读取数据，这样就可以进行延时的操作。2、不同时钟下的读取。
dcfifo跨时钟域处理
L1834056458的博客
12-02 84
/将同步于 rdclk 时钟的写满标志信号 wrfull 在 rdclk 时钟下打两拍。wrfull：fifo写满信号（同步在wr_clk下）wrfull_reg0与wrfull_reg1用来。，wrfull_reg1就同步在rd_clk下了。rd_clk：读取时钟。
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