基于FPGA的I2C总线控制器设计的知识点涵盖了FPGA技术、I2C总线通信协议、控制器设计原理和仿真验证等方面。以下是根据文档提供的信息详细阐述的知识点：
1. I2C总线概述
I2C总线是由荷兰飞利浦公司（现为恩智浦半导体公司）开发的一种多主机串行总线技术。它只需两根线（SCL时钟线和SDA数据线）便可实现多个从设备与一个或多个主设备之间的双向通信。I2C总线支持多主控，并具有简化的设备地址识别机制，允许在相同的总线上连接多个设备。
2. FPGA技术的应用
FPGA（现场可编程门阵列）是一种可以通过编程来配置硬件功能的集成电路。文档中提到，利用FPGA实现I2C总线控制器可以带来高速、易调试的优点，并且能够缩短系统开发时间。此外，设计的I2C总线控制器可以作为IP核（知识产权核）方便地嵌入到系统级芯片（SoC）系统中。
3. I2C总线控制器的功能模块设计
控制器的设计涵盖了数据缓存、起始和终止信号的生成、数据位的传输、字节格式的定义以及应答信号的生成等关键模块。每一部分的设计都与I2C总线协议的规范密切相关。
4. I2C总线协议详解
a. 帧结构：I2C总线上的数据传输以帧为单位，一帧包含启动信号、数据字节、应答位和停止信号。
b. 起始和终止信号：起始信号在时钟线为高电平时数据线上由高至低跳变产生，终止信号则相反。
c. 位传送：数据位在SCL（串行时钟线）的高电平期间保持稳定，低电平期间允许变化。
d. 字节格式：数据以字节为单位进行传输，每个字节后跟随一个应答位（ACK），数据传输从最高位开始。
e. 应答信号：数据传输后，接收端需要返回应答信号，主控器产生对应时钟，接收器在第9个时钟位输出应答信号。
5. 控制器设计与验证
在控制器的设计中，重点对数据缓存模块的编码方法进行了分析，采用代码移植方式优化了控制器设计。此外，该设计还通过了行为仿真和功能验证，确保其按照I2C总线规范正常工作。
6. 数据传输速率
文档中的设计支持高达100kbit/s、400kbit/s及3.4Mbit/s的传输速率，全面符合I2C总线的标准规范。
7. 仿真验证
在设计完成后，对I2C总线控制器进行了仿真实验。仿真可以验证控制器在各种工作条件下的功能正确性，包括对各种信号的响应以及数据传输的准确性。
8. 关键词解析
文档的关键词包括I2C总线、FPGA、代码移植。这些关键词反映了文档的核心研究内容和设计的重点。
综合以上内容，基于FPGA的I2C总线控制器设计不仅涉及硬件技术，也深入到硬件开发领域，对于相关专业人士具有参考价值。设计中充分考虑了I2C总线的协议要求，结合FPGA的可编程特性，实现了对I2C总线的高效控制。此外，该设计还考虑了控制器在嵌入式系统中的应用，符合现代集成电路设计的趋势。
