摘要：随着EDA技术得发展，复杂可编程逻辑器件CPLD已经在许多方面得到了广泛应用。而I2C总线以接口简单，成本低，可扩展性好在数字系统中得到了广泛的应用。本文首先简要介绍了I2C总线协议以及QuartusⅡ工具的使用以及CPLD的设计流程，接着介绍了音频编解码芯片WM8731基于FPGA的接口电路设计，包括芯片配置模块与音频数据接口模块，使得控制器只通过寄存器就可以方便地对I2C总线模块进行操作。整个设计以Verilog HDL语言为基础，重点介绍了实现I2C读写的总体设计方案，以及在QuartusⅡ平台上实现的时序仿真。

关键词： I2C总线协议；音频编解码芯片WM8731；Verilog语言；复杂可编程逻辑器件CPLD;QuartusⅡ;时序仿真

目录

摘要

Abstract

1　绪论-1

1.1　课题背景-1

1.2　I2C总线的应用-1

1.3  CPLD发展与展望-1

2　I2C总线技术的研究-1

2.1　I2C总线的概述-1

2.2  I2C总线的基本介绍-1

2.2.1  I2C总线的信号线-1

2.2.2  I2C总线的一些常用术语-2

2.3　数据传输的一些基本概念-3

2.3.1 I2C总线的数据传送速率-3

2.3.2 I2C总线上数据的有效性（Data Validity）-3

2.3.3　起始条件和终止条件（START and STOP conditioned）-3

2.3.4  从机地址-4

2.3.5　I2C总线传输的应答信号-4

2.4  数据传输的格式-4

2.4.1 字节传送与应答-4

2.4.2　总线传输过程中的字节格式-5

2.5　I2C总线的数据传送-5

2.5.1 寻址字节-6

2.5.2 读写过程-6

3　Verilog HDL语言的基础知识-9

3.1　Verilog HDL语言的发展-9

3.2　Verilog HDL语言的优点-9

3.3  Verilog HDL模块-10

3.3.1  模块的结构-10

3.3.2　数据类型、变量和常量-11

3.3.3　一些基本语句的介绍-12

4　设计工具的介绍-13

4.1 QuartusII9.0的简要介绍-13

4.2　设计流程-13

5　各模块的设计-14

5.1　WM8731的I2C总线配置模块-14

5.1.1 WM8731的控制电路-14

5.1.2 WM8731配置实现-17

5.2  按键模块的设计（Keytr）-17

5.3  分频模块的设计-18

5.4  I2C总线模块的设计图-18

5.5 总体设计图-19

6　用Verilog HDL语言实现I2C总线的硬件时序-19

6.1 用Verilog HDL语言实现字节读写周期-19

结论-21

参考文献-21

致谢-21

附录1：程序-22