module test3(inout sda, input scl);

localparam I2C_ADR = 7'h27;

reg adr_match;     // флажок совпадения адреса устройства
reg [1:0] phase;   // b10 или b00 - проверка адреса устройства, b01 - запись адреса регистра, b11 - запись значения регистра
reg [7:0] reg_mem; // значение адреса регистра
reg [7:0] val_mem; // значение регистра
reg [3:0] bitcnt;  // счетчик битов
reg start;

// устанавливаем start = 1 при обнаружении START последовательности
// другие события устанавливают start = 0
always @(negedge sda or negedge scl) if(~sda) start <= scl; else start <= 0;

always @(negedge scl or posedge start)
if(start) begin     // start = 1, сработал триггер posedge start
    bitcnt <= 4'h0; // инициируем счетчик битов
    phase <= 2'b00; // переходим к проверки адреса устройства
end else begin      // start = 0, сработал триггер negedge scl
    if(bitcnt[3]) begin      // считали последний бит
        bitcnt <= 4'h0;      // инициируем счетчик битов
        phase <= (~phase[0]) ? 2'b01 : 2'b11 ; // переходим к записи либо адреса либо значения регистра
    end
     else bitcnt <= bitcnt + 4'h1; // инкрементируем счетчик битов
end

always @(posedge scl)
begin
    if(~phase[0]) begin // проверка адреса устройства
        if(bitcnt == 4'h1) adr_match <= (sda == I2C_ADR[6]); // поднимаем флажок если первые биты совпадают
        else if(bitcnt < 4'h8 && sda != I2C_ADR[4'h7 - bitcnt]) adr_match <= 1'b0; // сбрасываем, если хотя бы один не совпал
    end else if(~phase[1] && adr_match) reg_mem[4'h8 - bitcnt] <= sda;  // запись адреса регистра
    else if(adr_match) val_mem[4'h8 - bitcnt] <= sda; // запись значения регистра
end
// переполнение счетчика, считали последний бит
// если адрес устройства совпадает, устанавливаем sda = 0
// иначе устанавливаем sda в режим high impedance
assign sda = (bitcnt[3] && adr_match) ? 1'b0 : 1'bz;

endmodule