摘要：隨著EDA技術得發展，復雜可編程邏輯器件CPLD已經在許多方面得到了廣泛應用。而I2C總線以接口簡單，成本低，可擴展性好在數字系統中得到了廣泛的應用。本文首先簡要介紹了I2C總線協議以及QuartusⅡ工具的使用以及CPLD的設計流程，接著介紹了音頻編解碼芯片WM8731基于FPGA的接口電路設計，包括芯片配置模塊與音頻數據接口模塊，使得控制器只通過寄存器就可以方便地對I2C總線模塊進行操作。整個設計以Verilog HDL語言為基礎，重點介紹了實現I2C讀寫的總體設計方案，以及在QuartusⅡ平臺上實現的時序仿真。

關鍵詞： I2C總線協議；音頻編解碼芯片WM8731；Verilog語言；復雜可編程邏輯器件CPLD;QuartusⅡ;時序仿真

目錄

摘要

Abstract

1　緒論-1

1.1　課題背景-1

1.2　I2C總線的應用-1

1.3  CPLD發展與展望-1

2　I2C總線技術的研究-1

2.1　I2C總線的概述-1

2.2  I2C總線的基本介紹-1

2.2.1  I2C總線的信號線-1

2.2.2  I2C總線的一些常用術語-2

2.3　數據傳輸的一些基本概念-3

2.3.1 I2C總線的數據傳送速率-3

2.3.2 I2C總線上數據的有效性（Data Validity）-3

2.3.3　起始條件和終止條件（START and STOP conditioned）-3

2.3.4  從機地址-4

2.3.5　I2C總線傳輸的應答信號-4

2.4  數據傳輸的格式-4

2.4.1 字節傳送與應答-4

2.4.2　總線傳輸過程中的字節格式-5

2.5　I2C總線的數據傳送-5

2.5.1 尋址字節-6

2.5.2 讀寫過程-6

3　Verilog HDL語言的基礎知識-9

3.1　Verilog HDL語言的發展-9

3.2　Verilog HDL語言的優點-9

3.3  Verilog HDL模塊-10

3.3.1  模塊的結構-10

3.3.2　數據類型、變量和常量-11

3.3.3　一些基本語句的介紹-12

4　設計工具的介紹-13

4.1 QuartusII9.0的簡要介紹-13

4.2　設計流程-13

5　各模塊的設計-14

5.1　WM8731的I2C總線配置模塊-14

5.1.1 WM8731的控制電路-14

5.1.2 WM8731配置實現-17

5.2  按鍵模塊的設計（Keytr）-17

5.3  分頻模塊的設計-18

5.4  I2C總線模塊的設計圖-18

5.5 總體設計圖-19

6　用Verilog HDL語言實現I2C總線的硬件時序-19

6.1 用Verilog HDL語言實現字節讀寫周期-19

結論-21

參考文獻-21

致謝-21

附錄1：程序-22