在现代的众多芯片设计项目中,采用SOC架构设计实现,内嵌处理器,在芯片设计中考虑实现一些常用的处理器外设接口,使芯片适应更多的应用场合。Philips公司开发了一种用于内部IC控制的简单的双向两线串行总线I2C(Inter-Integrated Circuit)是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线,具有接口简单,资源占用少,方便易用等优点,而被广泛的应用到了数字系统设计中,用于实现处理器与外设的数据通信。该项目模拟了I2C总线通信系统,Verilog HDL是一门广泛使用的硬件描述语言,本项目正是采用Verilog HDL。本文首先研究了I2C总线的规范,又简要介绍了一般设计经常使用的设计环境和设计方法,以及设计流程。在此基础上,重点介绍了I2C通信系统的总体设计方案,详细描述时序状态机的工作原理和Verilog HDL语言的实现,以及在Xilinx平台上的时序仿真。本系统采用了自顶向下的设计方法,利用了Verilog HDL语言的结构描述风格,把整个设计分成多个小模块,顶层模块也采用语言描述。且结合了I2C协议以及UART协议,实现了该I2C总线通信系统。