i2c phy 层主要是负责i2c 协议的线路上收发操作，根据i2c协议，实现START， 数据写，数据读，STOP 等功能的实现。 上层应用会发送相关命令给i2c phy 模块， phy实现具体SDA，SCL 的波形输出以满足i2c标准。根据i2c协议，可以将i2c phy 模块划分为4个基本部分。
1 i2c phy 模块结构
图1
如图1所示，上层应用或者其他模块提供：
op_cmd[1:0]: 2’b00 ， 表示发送START信号和i2c 设备地址 以及读写操作，设备地址和读写通过data_in 输出给phy模块
2’b01， 发送数据部分
2’b10，接收设备数据部分
2’b11，发送结束标识STOP， 包括正常包结束和错误包结束等。
op_cmd_en：标识当前的op_cmd 信号有效，每次命令op_cmd_en 保持一个系统时钟宽度。
op_cmd_done:当phy层完成上述命令相关操作， 返回一个系统时钟单脉冲宽度的信号。通知上层应用，当前操作已经完成，等待上层发送下一个命令。
dev_ack: 有phy模块产生，发送给上层模块，表示设备已经争取读到控制器发送的数据。
master_ack：由控制器产生，发送给设备， 告诉设备，控制正确读取到数据。
data_in： 控制器发出，和op_cmd_en 同时发送给phy模块，将相应的数据或者（地址 + 读写）信息发送给设备。
data_out: 有设备发出，由控制器读取，在读操作时，op_cmd_done 表示当前的data_out 有效。
clk_en: 2倍i2c 速率信号，用于phy模块产生SCL高低电平。
clk_en_half: 将clk_en 信号移相900，用于在SCL低电平期间数据变化，或者产生START，STOP 信号。
sda_o,sda_t,sda_i：分别为SDA inout PIN 的输入，控制和输出信号。
scl_o,scl_t,scl_i：分别为SCL inout PIN 的输入，控制和输出信号。
i2c_addr，i2c_write，i2c_read，i2c_stop模块根据需要接收上层应用发送过来的相关命令，根据不同的命令，决定哪一个模块处于工作状态，在没有被命令选中的模块，处于空闲状态。被选中的模块将产生SDA,SCL 相关波形，同时包括操作完成和错误，应答等信息。
2 I2c 协议解析
通过分析i2c协议，i2c的读写操作可以分为4个过程。所有的i2c操作，均可以通过这4中组合来完成，如图2 所示：
图2
写操作：是由 00 + 01 + 01 + 。。。 01 + 11操作码组合而成。分别对应i2c_addr + i2c_write + …. + i2c_stop 模块。
读操作：是由 00 + 01 + 00 + 10 + 10 + … 10 + 11操作码组合而成。分别对应i2c_addr + i2c_write +i2c_addr + i2c_read …. + i2c_stop 模块。
00操作码：对应i2c_addr模块，完成START + 设备地址 + 读/写 ，并且等待设备应答，如果设备正确应答，表示操作完成没有错误；如果设备不应答，表示操作完成，设备没有响应。
01操作码：对应i2c_write模块，控制器发送数据给设备，等待设备应答，如果设备正确应答，表示操作完成没有错误；如果设备不应答，表示操作完成，设备没有响应。
10操作码：对应i2c_read模块，控制器接收设备发送过来的数据，并且应答设备，当前数据是否正确接收到。 注意，标准i2c 协议要求控制器读取最后一个数据后，发送不应答信号给设备。
11操作码：对应i2c_stop模块，标识当前包结束，如果上述命令中发现错误， 控制需要发送11操作码，终止当前包传输。
其他的i2c 传输方式， 也可以使用上述4个模块的操作组合来完成。
图3
如图3 所示， 读操作也可以分为独立2个完整数据包，第一包，通知设备，控制器准备读取设备中的哪一个地址。第二包，读取指定地址下的设备中的数据。同样，这些操作也是可以通过4个基础模块i2c_addr，i2c_write，i2c_read，i2c_stop（00，01，10，11）组合完成。
有些i2c 设备没有设备地址，也是可以通过基础模块来完成的。如图4所示：
图4
接下来，对这4个基础模块逐一进行分析。
vivado 工程代码：
