IIC通信协议详解 & PCF8591应用(Verilog实现/FPGA)

该文章结合PCF8591 8-bit AD/DA 模数/数模转换器来详细介绍IIC通信协议，尽量做到条理清晰，通俗易懂。该文图片均从PCF8591手册中截取，一定程度上引导读者学习阅读data sheet。

之后可能会更新如何将IIC的Verilog实现变为一个IP核，并在pynq-Z2板子上使用。

1. PCF8591引脚

2. 功能介绍

2.1 地址位

在I2C总线系统中，每个PCF8591设备都通过发送一个有效地址来激活。地址由固定部分和可编程部分组成。可编程部分必须根据地址引脚A0、A1和A2进行设置。在I2C总线协议中，地址必须始终作为起始条件后的第一个字节发送。地址字节的最后一位是读/写位，它设置了后续数据传输的方向。

在市面上我们所购买到的PCF8591 模数/数模转换器已经被集成到了PCB板上，根据博主的调研，其PCB的原理图绘制如上图所示。

其中A0，A1，A2均接GND，所以在进行DA转换时，发送的写地址位应为8‘h90；在进行AD转换时，先发送的写地址位应为8’h90，再发送读地址位为8‘h91。

2.2 控制位

发送到PCF8591设备的第二个字节将被存储在其控制寄存器中，并用于控制设备功能。

控制寄存器的高四位用于启用模拟输出，并将模拟输入编程为单端或差分输入。低四位选择由高四位定义的一个模拟输入通道。

如果设置了自动递增标志，每次A/D转换后通道号将自动递增。

如下图所示，假设我们要进行D/A转换，即将数字信号输入转换为模拟信号输出：
1. 我们要允许模拟输出，即把control byte第6位（从0开始，从右往左数）设为1；
2. 此时不需要模拟信号输入，所以将第5位和第4位均设为0；
3. 第1位和第0位为选择的模拟输出通道，在这里我们选择channel 0通道输出，则第1位和第0位为00；
4. 不需要自动递增，则将第2位设为0。
综上所述，我们需要发送的control byte为8‘b0100_0000，即8’h40。
假设我们要进行A/D转换，即将模拟信号输入转换为数字信号输出：
1. 我们要关闭模拟输出，即把control byte第6位（从0开始，从右往左数）设为0；
2. 此时需要模拟信号输入，选择每个信号均为单通道输入，所以将第5位和第4位均设为0；
3. 第1位和第0位为选择的模拟输入通道，在这里我们选择channel 0通道输出，则第1位和第0位为00；
4. 不需要自动递增，则将第2位设为0。
综上所述，我们需要发送的control byte为8‘b0000_0000，即8’h00。

2.3 D/A 转换

发送到PCF8591设备的第三个字节存储在DAC数据寄存器中，并使用芯片内的D/A转换器将其转换为相应的模拟电压。

D/A转换序列的波形如下图所示。在PCF8591的D/A转换中，我们需要先发送写地址位8’h90，再发送控制位8‘h40，最后再发送想要转换的数字信号数据。

2.4 A/D 转换

A/D转换器采用逐次逼近转换技术。在发送有效的读取模式地址到PCF8591设备后，始终会启动A/D转换周期。 A/D转换周期在应答时钟脉冲的下降沿触发，并在传输上一次转换的结果时执行，详情参见下图所示。

一旦触发了转换周期，所选通道的输入电压样本将存储在芯片上，并转换为相应的8位二进制代码。

转换结果存储在ADC数据寄存器中，并等待传输。如果设置了自动递增标志，则选择下一个通道。

A/D转换序列的波形如下图所示。

3. D/A转换及IIC通信协议波形详解

在有了上面的基本认识后，我们开始详细介绍IIC通信协议中SDA和SCL的波形。

在开始D/A转换时，即IIC通信中主设备向从设备发送信号，我们需要模拟主设备的SDA和SCL信号。

在该例子中主设备可以为包括FPGA在内的任意设备，而从设备为PCF8591，其他从设备也可以类比。

3.1 空闲状态

如下图所示，在总线空闲时，数据线（SDA）和时钟线（SCL）都保持高电平。

3.2 开始状态（START condition）

如下图所示，当D/A转换开始时，时钟线（SCL）仍为高电平，数据线（SDA）从高电平跳变到低电平，这被定义为起始条件。

从设备在检测到起始条件后，会等待主设备发送地址和读/写位，以确定是否需要参与到通信过程中。

3.3 写状态

如2.1部分及2.2部分所说，在PCF8591的D/A转换中，我们需要先发送写地址位8’h90，再发送控制位8‘h40，最后再发送想要转换的数字信号数据。

归根结底，我们向从机发送地址位、控制位和数字信号数据其实都是在向从机写入数据，并且每个数据都是8-bit，所以在这三个阶段时钟线（SCL）和数据线（SDA）所遵循的规则是一样的。

现在详细解释一下，在一个发送8-bit数据时，SDA和SCL的信号变化（数据由高位到低位传输）。

在IIC通信协议中，发送数据过程中，SCL信号为低电平时SDA信号可以发生变化，而在SCL为高电平时，SDA信号有效，应保持不变，所以SDA信号1bit、1bit地传输数据时，SCL信号也对应地由低变高再由低边高。

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如上图所示，承接开始状态时SDA从高电平跳转为低电平，向从机发送数据，写状态开始。

在开始状态SDA变为低电平后，SCL需要至少经过 t H D ; S T A t_{HD;\ STA} tHD; STA μ s \mu s μs，即4.7 μ s \mu s μs后才能下拉为低电平。
并且SCL低电平的时间至少要持续 t L O W t_{LOW} tLOW μ s \mu s μs，即4.7 μ s \mu s μs才能再度变为高电平，在这期间，SDA开始传输数据，即这段时间内SDA信号可以发生变化。
在 t L o w t_{Low} tLow μ s \mu s μs过去后，SCL变为高电平，此时SDA信号有效（即SDA所表示的0、1数据被写入从机对应的寄存器中），SCL高电平的时间至少维持 t H I G H t_{HIGH} tHIGH μ s \mu s μs，即4.0 μ s \mu s μs。在此期间SDA信号不能发生改变，否则会导致信号传输错误。
在 t H I G H t_{HIGH} tHIGH μ s \mu s μs过去后，SCL又变为低电平，此时进入下 1 bit的传输，重复1~4步骤的内容，循环8次，直到传输完8-bit的数据为止（每循环一次代表传输1bit）。
在传输完8-bit的数据后，从机会返回一个Acknowledge信号（ACK信号，即应答信号），此时主机应该释放SDA信号线（特别注意，SDA信号线是inout类型，可以由外部传输数据进来，也可以由内部传输信号出去），以便从机控制SDA信号线传输ACK信号（应答信号），即该阶段的SDA信号线表示的是ACK信号。如果ACK信号为低电平时（因为SDA信号线在默认状态下会被拉为高电平，所以将下拉为低电平作为有效信号），说明传输成功，可以继续进行下一个8-bit数据的传输或是结束传输，转为终止状态（STOP condition）；如果ACK信号为高电平时，说明传输失败，转为空闲状态。
在接收ACK信号时，SCL信号和在发送1 bit的数据时一样，先经过 t L O W t_{LOW} tLOW μ s \mu s μs变为高电平，再经过 t H I G H t_{HIGH} tHIGH μ s \mu s μs后变为低电平，此时ACK信号接收完成。

3.4 终止状态（STOP）

在终止状态时SCL信号先变成高电平，在至少经过 t S U ; S T O t_{SU;\ STO} tSU; STO μ s \mu s μs，即4.0 μ s \mu s μs后SDA才能变为高电平，至此D/A转换结束，IIC通信协议结束。

3.5 D/A转换代码（Verilog实现）

module DAC_I2C
(input              clk_in,     //系统时钟input             rst_n_in,   //系统复位，低有效output reg         dac_done,   //DAC采样完成标志input        [7:0]   dac_data,   //DAC采样数据output             scl_out,    //I2C总线SCLinout             sda_out     //I2C总线SDA
);parameter CNT_NUM =  15;localparam   IDLE    =  3'd0;localparam    MAIN    =  3'd1;localparam    START   =  3'd2;localparam    WRITE   =  3'd3;localparam    STOP    =  3'd4;//根据PCF8591的datasheet，I2C的频率最高为100KHz，//我们准备使用4个节拍完成1bit数据的传输，所以需要400KHz的时钟触发完成该设计//使用计数器分频产生400KHz时钟信号clk_400khz//其中CNT_NUM控制分配器的分频，例如如果FPGA的时钟为50MHz，则CNT_NUM = 125，因为400K*125 = 50MHzreg                   clk_400khz;reg      [9:0]       cnt_400khz;always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) beginif(!rst_n_in) begincnt_400khz <= 10'd0;clk_400khz <= 1'b0;end else if(cnt_400khz >= CNT_NUM-1) begincnt_400khz <= 10'd0;clk_400khz <= ~clk_400khz;end else begincnt_400khz <= cnt_400khz + 1'b1;endendreg     [7:0]       adc_data_r;reg                  scl_out_r;reg                   sda_out_r;reg       [2:0]       cnt;reg     [2:0]       cnt_main;reg        [7:0]       data_wr;reg     [2:0]       cnt_start;reg       [2:0]       cnt_write;reg       [2:0]       cnt_stop;reg        [2:0]       state;always@(posedge clk_400khz or negedge rst_n_in) beginif(!rst_n_in) begin //如果按键复位，将相关数据初始化scl_out_r <= 1'd1;sda_out_r <= 1'd1;cnt <= 1'b0;cnt_main <= 1'b0;cnt_start <= 1'b0;cnt_write <= 3'd0;cnt_stop <= 1'd0;dac_done <= 1'b1;state <= IDLE;end else begincase(state)IDLE:begin    //软件自复位，主要用于程序跑飞后的处理scl_out_r <= 1'd1;sda_out_r <= 1'd1;cnt <= 1'b0;cnt_main <= 1'b0;cnt_start <= 1'b0;cnt_write <= 3'd0;cnt_stop <= 1'd0;dac_done <= 1'b1;state <= MAIN;endMAIN:beginif(cnt_main >= 3'd3) cnt_main <= 3'd3;  //对MAIN中的子状态执行控制cnt_mainelse cnt_main <= cnt_main + 1'b1;case(cnt_main)3'd0:  begin state <= START; end   //I2C通信时序中的START3'd1:  begin data_wr <= 8'h90; state <= WRITE; end    //A0,A1,A2都接了GND，写地址为8'h903'd2:    begin data_wr <= 8'h40; state <= WRITE; end    //control byte为8'h40，打开DAC功能3'd3:  begin data_wr <= dac_data; state <= WRITE; dac_done <= 1'b0; end   //需要进行DAC转换的数据3'd4:    begin state <= STOP; end    //I2C通信时序中的结束STOPdefault: state <= IDLE;    //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendSTART:begin    //I2C通信时序中的起始STARTif(cnt_start >= 3'd5) cnt_start <= 1'b0;    //对START中的子状态执行控制cnt_startelse cnt_start <= cnt_start + 1'b1;case(cnt_start)3'd0:    begin sda_out_r <= 1'b1; scl_out_r <= 1'b1; end   //将SCL和SDA拉高，保持4.7us以上3'd1: begin sda_out_r <= 1'b1; scl_out_r <= 1'b1; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd2:   begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低到SCL拉低，保持4.0us以上3'd3:    begin sda_out_r <= 1'b0; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd4:   begin scl_out_r <= 1'b0; end   //SCL拉低，保持4.7us以上3'd5:  begin scl_out_r <= 1'b0; state <= MAIN; end    //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期，返回MAINdefault: state <= IDLE;    //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendWRITE:begin    //I2C通信时序中的写操作WRITE和相应判断操作ACKif(cnt <= 3'd6) begin //共需要发送8bit的数据，这里控制循环的次数if(cnt_write >= 3'd3) begin cnt_write <= 1'b0; cnt <= cnt + 1'b1; endelse begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; endend else beginif(cnt_write >= 3'd7) begin cnt_write <= 1'b0; cnt <= 1'b0; end //两个变量都恢复初值else begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; endendcase(cnt_write)//按照I2C的时序传输数据3'd0:    begin scl_out_r <= 1'b0; sda_out_r <= data_wr[7-cnt]; end  //SCL拉低，并控制SDA输出对应的位3'd1:   begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd2:  begin scl_out_r <= 1'b1; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd3:   begin scl_out_r <= 1'b0; end   //SCL拉低，准备发送下1bit的数据//获取从设备的响应信号并判断3'd4:    begin sda_out_r <= 1'bz; dac_done <= 1'b1; end    //释放SDA线，准备接收从设备的响应信号3'd5:  begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd6:  begin if(sda_out) state <= IDLE; else state <= state; end   //获取从设备的响应信号并判断3'd7:   begin scl_out_r <= 1'b0; state <= MAIN; end    //SCL拉低，返回MAIN状态default: state <= IDLE;  //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendSTOP:begin //I2C通信时序中的结束STOPif(cnt_stop >= 3'd5) cnt_stop <= 1'b0;   //对STOP中的子状态执行控制cnt_stopelse cnt_stop <= cnt_stop + 1'b1;case(cnt_stop)3'd0: begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低，准备STOP3'd1: begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低，准备STOP3'd2: begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL提前SDA拉高4.0us3'd3: begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL提前SDA拉高4.0us3'd4: begin sda_out_r <= 1'b1; end   //SDA拉高3'd5:   begin sda_out_r <= 1'b1; state <= MAIN; end    //完成STOP操作，返回MAIN状态default: state <= IDLE;   //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseenddefault:;endcaseendendassign   scl_out = scl_out_r;   //对SCL端口赋值assign    sda_out = sda_out_r;   //对SDA端口赋值endmodule

4. A/D转换及IIC通信协议波形详解

4.1 A/D转换过程

A/D转换过程与D/A转换类似，只不过A/D转换比D/A多了一个读状态，用来读取由模拟信号转化为数字信号的数据。

设置从机工作状态：A/D转换先从空闲状态开始，再进入开始状态，再进入写状态，如2.1部分及2.2部分所说，我们先要发送写地址位8’h90，再发送控制位8‘h00，此时从机（PCF8591）被设置成A/D转换模式，此时模拟输入从channel 0通道进入，再进入终止状态结束此次通信。
读取从机返回数据：IIC通信再进入开始状态，再进入写状态，在写状态中如2.1部分所说，将读地址位8’h91写入从机对应的寄存器中，此时SDA信号线的数据即从机信号返回的数字信号的数据，然后IIC通信再进入读状态。

如果读者看到这里觉得很绕，没关系，文章最后的代码将状态转换写得十分清楚，下面我们先来讲解读状态。

4.2 读状态

读状态和写状态类似，一次也是读8-bit的数据，其中SCL信号的变化和写状态一致，SDA信号则要在读状态开始时设为1’bz，即主机释放SDA信号线，使得从机能够控制SDA信号线返回数字信号的数据（返回数据也由高到低返回），并且在每读完一个8-bit的数据后，主机应向从机发送ACK信号，即把SDA信号线拉低，表示传输成功，在这期间需要把SCL信号拉高并且维持 4.7 μ s 4.7 \mu s 4.7μs。

4.3 A/D转换代码（Verilog实现）

module ADC_I2C
(input              clk_in,     //系统时钟input             rst_n_in,   //系统复位，低有效output             scl_out,    //I2C总线SCLinout             sda_out,    //I2C总线SDAoutput    reg         adc_done,   //ADC采样完成标志output   reg [7:0]   adc_data    //ADC采样数据
);parameter CNT_NUM =  15;localparam   IDLE    =  3'd0;localparam    MAIN    =  3'd1;localparam    START   =  3'd2;localparam    WRITE   =  3'd3;localparam    READ    =  3'd4;localparam    STOP    =  3'd5;//根据PCF8591的datasheet，I2C的频率最高为100KHz，//我们准备使用4个节拍完成1bit数据的传输，所以需要400KHz的时钟触发完成该设计//使用计数器分频产生400KHz时钟信号clk_400khz//其中CNT_NUM控制分配器的分频，例如如果FPGA的时钟为50MHz，则CNT_NUM = 125，因为400K*125 = 50MHzreg                   clk_400khz;reg      [9:0]       cnt_400khz;always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) beginif(!rst_n_in) begincnt_400khz <= 10'd0;clk_400khz <= 1'b0;end else if(cnt_400khz >= CNT_NUM-1) begincnt_400khz <= 10'd0;clk_400khz <= ~clk_400khz;end else begincnt_400khz <= cnt_400khz + 1'b1;endendreg     [7:0]       adc_data_r;reg                  scl_out_r;reg                   sda_out_r;reg       [2:0]       cnt;reg     [3:0]       cnt_main;reg        [7:0]       data_wr;reg     [2:0]       cnt_start;reg       [2:0]       cnt_write;reg       [4:0]       cnt_read;reg        [2:0]       cnt_stop;reg        [2:0]       state;always@(posedge clk_400khz or negedge rst_n_in) beginif(!rst_n_in) begin //如果按键复位，将相关数据初始化scl_out_r <= 1'd1;sda_out_r <= 1'd1;cnt <= 1'b0;cnt_main <= 4'd0;cnt_start <= 3'd0;cnt_write <= 3'd0;cnt_read <= 5'd0;cnt_stop <= 1'd0;adc_done <= 1'b0;adc_data <= 1'b0;state <= IDLE;end else begincase(state)IDLE:begin    //软件自复位，主要用于程序跑飞后的处理scl_out_r <= 1'd1;sda_out_r <= 1'd1;cnt <= 1'b0;cnt_main <= 4'd0;cnt_start <= 3'd0;cnt_write <= 3'd0;cnt_read <= 5'd0;cnt_stop <= 1'd0;adc_done <= 1'b0;state <= MAIN;endMAIN:beginif(cnt_main >= 4'd6) cnt_main <= 4'd6;  //对MAIN中的子状态执行控制cnt_mainelse cnt_main <= cnt_main + 1'b1;case(cnt_main)4'd0:    begin state <= START; end   //I2C通信时序中的START4'd1:  begin data_wr <= 8'h90; state <= WRITE; end    //A0,A1,A2都接了GND，写地址为8'h904'd2:    begin data_wr <= 8'h00; state <= WRITE; end    //control byte为8'h00，采用4通道ADC中的通道04'd3:    begin state <= STOP; end    //I2C通信时序中的START4'd4:  begin state <= START; end   //I2C通信时序中的STOP4'd5:   begin data_wr <= 8'h91; state <= WRITE; end    //A0 A1 A2都接了GND，读地址为8'h914'd6:    begin state <= READ; adc_done <= 1'b0; end //读取ADC的采样数据4'd7:  begin state <= STOP; adc_done <= 1'b1; end //I2C通信时序中的STOP，读取完成标志4'd8: begin state <= MAIN; end    //预留状态，不执行default: state <= IDLE;    //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendSTART:begin    //I2C通信时序中的起始STARTif(cnt_start >= 3'd5) cnt_start <= 1'b0;    //对START中的子状态执行控制cnt_startelse cnt_start <= cnt_start + 1'b1;case(cnt_start)3'd0:    begin sda_out_r <= 1'b1; scl_out_r <= 1'b1; end   //将SCL和SDA拉高，保持4.7us以上3'd1: begin sda_out_r <= 1'b1; scl_out_r <= 1'b1; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd2:   begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低到SCL拉低，保持4.0us以上3'd3:    begin sda_out_r <= 1'b0; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd4:   begin scl_out_r <= 1'b0; end   //SCL拉低，保持4.7us以上3'd5:  begin scl_out_r <= 1'b0; state <= MAIN; end    //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期，返回MAINdefault: state <= IDLE;    //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendWRITE:begin    //I2C通信时序中的写操作WRITE和相应判断操作ACKif(cnt <= 3'd6) begin //共需要发送8bit的数据，这里控制循环的次数if(cnt_write >= 3'd3) begin cnt_write <= 1'b0; cnt <= cnt + 1'b1; endelse begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; endend else beginif(cnt_write >= 3'd7) begin cnt_write <= 1'b0; cnt <= 1'b0; end //两个变量都恢复初值else begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; endendcase(cnt_write)//按照I2C的时序传输数据3'd0:    begin scl_out_r <= 1'b0; sda_out_r <= data_wr[7-cnt]; end  //SCL拉低，并控制SDA输出对应的位3'd1:   begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd2:  begin scl_out_r <= 1'b1; end   //clk_400khz每个周期2.5us，需要两个周期3'd3:   begin scl_out_r <= 1'b0; end   //SCL拉低，准备发送下1bit的数据//获取从设备的响应信号并判断3'd4:    begin sda_out_r <= 1'bz; end   //释放SDA线，准备接收从设备的响应信号3'd5:  begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd6:  begin if(sda_out) state <= IDLE; else state <= state; end   //获取从设备的响应信号并判断3'd7:   begin scl_out_r <= 1'b0; state <= MAIN; end    //SCL拉低，返回MAIN状态default: state <= IDLE;  //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendREAD:begin //I2C通信时序中的读操作READ和返回ACK的操作if(cnt <= 3'd6) begin   //共需要接收8bit的数据，这里控制循环的次数if(cnt_read >= 3'd3) begin cnt_read <= 1'b0; cnt <= cnt + 1'b1; endelse begin cnt_read <= cnt_read + 1'b1; cnt <= cnt; endend else beginif(cnt_read >= 3'd7) begin cnt_read <= 1'b0; cnt <= 1'b0; end   //两个变量都恢复初值else begin cnt_read <= cnt_read + 1'b1; cnt <= cnt; endendcase(cnt_read)//按照I2C的时序接收数据3'd0:   begin scl_out_r <= 1'b0; sda_out_r <= 1'bz; end   //SCL拉低，释放SDA线，准备接收从设备数据3'd1:    begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd2:  begin adc_data_r[7-cnt] <= sda_out; end //读取从设备返回的数据3'd3:  begin scl_out_r <= 1'b0; end   //SCL拉低，准备接收下1bit的数据//向从设备发送响应信号3'd4:   begin sda_out_r <= 1'b0; adc_done <= 1'b1; adc_data <= adc_data_r; end    //发送响应信号，将前面接收的数据锁存3'd5:    begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL拉高，保持4.0us以上3'd6:  begin scl_out_r <= 1'b1; adc_done <= 1'b0; end    //SCL拉高，保持4.0us以上3'd7:  begin scl_out_r <= 1'b0; state <= MAIN; end    //SCL拉低，返回MAIN状态default: state <= IDLE;  //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseendSTOP:begin //I2C通信时序中的结束STOPif(cnt_stop >= 3'd5) cnt_stop <= 1'b0;   //对STOP中的子状态执行控制cnt_stopelse cnt_stop <= cnt_stop + 1'b1;case(cnt_stop)3'd0: begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低，准备STOP3'd1: begin sda_out_r <= 1'b0; end   //SDA拉低，准备STOP3'd2: begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL提前SDA拉高4.0us3'd3: begin scl_out_r <= 1'b1; end   //SCL提前SDA拉高4.0us3'd4: begin sda_out_r <= 1'b1; end   //SDA拉高3'd5:   begin sda_out_r <= 1'b1; state <= MAIN; end    //完成STOP操作，返回MAIN状态default: state <= IDLE;   //如果程序失控，进入IDLE自复位状态endcaseenddefault:;endcaseendendassign   scl_out = scl_out_r;   //对SCL端口赋值assign    sda_out = sda_out_r;   //对SDA端口赋值endmodule

5.总结

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