如圖 I²C接口主狀態(tài)機
　　無論是主模式，還是從模式，狀態(tài)機都是相同的。在每個狀態(tài)，模式都會被檢測，以決定輸出和下一個狀態(tài)。如果仲裁失敗或 I²C控制器被確定為從模式，控制器會自動由主模式切換到從模式。

　　此狀態(tài)機用到一個位計數(shù)器和兩個移位寄存器，位計數(shù)器對從總線上接收到的位進行計數(shù)，其中一個移位寄存器用來存儲I²C的HEADER；另一個用來存儲接收到的數(shù)據(jù)或待發(fā)送的數(shù)據(jù)。

　　當檢測到START信號時，狀態(tài)機進入HEADER狀態(tài)。在HEADER狀態(tài)，如果是主模式，MBDR寄存器中的HEADER被發(fā)送。當所有8位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時，狀態(tài)機轉(zhuǎn)入ACK HEADER。

　　在ACK_HEADER狀態(tài)，如果CoolRunner-II I²C控制器工作在主模式，將會采樣SDA，以確認從設(shè)備是否有應(yīng)答。如果沒有應(yīng)答，狀態(tài)轉(zhuǎn)入STOP；如果有應(yīng)答，LSB=1時進入RCV_DATA， LSB=0時進入XMIT_DATA。

　　I²C Header移位寄存器與MADR進行比較，如果匹配，則CoolRunner-II I²C為被尋址的從設(shè)備。模式立刻切換到從模式，狀態(tài)寄存器MBSR中MAAS位被置位，SDA線將會按照TXAK中的設(shè)置應(yīng)答當前主設(shè)備。
在RCV_DAT狀態(tài)，SDA數(shù)據(jù)被入I²C移位寄存器，以供uC讀取。當所有數(shù)據(jù)位被接收到，狀態(tài)機轉(zhuǎn)入ACK_DATA,TXAK被輸出到SDA。

　　在XMIT_DATA狀態(tài),MBDR寄存器中數(shù)據(jù)被送到SDA.當發(fā)送整的字節(jié)后,狀態(tài)轉(zhuǎn)入WAIT_ACK.如果檢測到ACK,則狀態(tài)再次進入XMIT_DATA,直到產(chǎn)生STOP條件或沒有收到ACK條件.必須注意提,在數(shù)據(jù)傳輸過程中uC速率必須跟上I²C控制器收發(fā)數(shù)據(jù)的速率.如果中斷使能,則當一個字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送或接由結(jié)束時就會產(chǎn)生一個中斷,MCF位將會被置位.在ACK狀態(tài),數(shù)據(jù)在uC和控制器之間轉(zhuǎn)輸。在此過程中，I²C控制器不會等待uC操作。

　　如果Coo1Runner-ⅡI²C工作在主模式，在STOP狀態(tài)告知SCL/START/STOP發(fā)生器產(chǎn)生一個STOP條件，最后狀態(tài)進入IDLE。