I~2C(Inter Integrated Circuits)是Philips公司开发的用于芯片之间连接的串行总线,以其严格的规范、卓越的性能、简便的操作和众多带I~2C接口的外围器件而得到广泛的应用并受到普遍的欢迎。现场可编程门阵列(FPGA)设计灵活、速度快,在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用。本论文主要讨论了如何利用Verilog/FPGA来实现一个随机读/写的I~2C接口电路,实现与外围I~2C接口器件E2PROM进行数据通信,实现读、写等功能,传输速率实现为100KBps。在Modelsim6.0仿真软件环境中进行仿真,在Xilinx公司的ISE9.1i开发平台上进行了下载,搭建外围电路,用Agilent逻辑分析仪进行数据采集,分析测试结果。首先,介绍了微电子设计的发展概况以及设计流程,重点介绍了HDL/FPGA的设计流程。其次,对I~2C串行总线进行了介绍,重点说明了总线上的数据传输格式并对所使用的AT24C02 E2PROM存储器的读/写时序作了介绍。第三,基于Verilog_HDL设计了随机读/写的I~2C接口电路、测试模块和显示电路;接口电路由同步有限状态机(FSM)来实现;测试模块首先将数据写入到AT24C02的指定地址,接着将写入的数据读出,并将两个数据显示在外围LED数码管和发光二极管上,从而直观地比较写入和输出的数据的正确性。FPGA下载芯片为Xilinx SPARTAN III XC3S200。第四,用Agilent逻辑分析仪进行传输数据的采集,分析数据传输的时序,从而验证电路设计的正确性。最后,论文对所取得的研究成果进行了总结,并展望了下一步的工作。