module i2c_slave(sda, scl);
inout sda;
input scl;

localparam I2C_ADR = 7'h27;

reg adr_match; // флажок совпадения адреса устройства
reg [2:0] phase; // 01 - проверка адреса устройства, 10 - запись адреса регистра, 00 - 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'h8; // инициируем счетчик битов
    phase = 2'b01; // переходим к проверки адреса устройства
end else begin // start = 0, сработал триггер negedge scl
    if(bitcnt[3]) begin // считали последний бит
        bitcnt <= 4'h8; // инициируем счетчик битов
        phase <= phase << 1; // переходим к записи либо адреса либо значения регистра
    end else
        bitcnt <= bitcnt - 4'h1; // уменьшаем счетчик битов
end


always @(posedge scl)
begin
// проверка адреса устройства
// первый бит адреса, если совпадают - поднимаем флажок совпадения
// если хотя бы один бит не совпадает - сбрасываем флажок совпадения
if(phase[0] & bitcnt == 7) adr_match <= (sda == I2C_ADR[6]);
if(phase[0] & bitcnt == 6 & sda != I2C_ADR[5]) adr_match <= 1'b0;
if(phase[0] & bitcnt == 5 & sda != I2C_ADR[4]) adr_match <= 1'b0;
if(phase[0] & bitcnt == 4 & sda != I2C_ADR[3]) adr_match <= 1'b0;
if(phase[0] & bitcnt == 3 & sda != I2C_ADR[2]) adr_match <= 1'b0;
if(phase[0] & bitcnt == 2 & sda != I2C_ADR[1]) adr_match <= 1'b0;
if(phase[0] & bitcnt == 1 & sda != I2C_ADR[0]) adr_match <= 1'b0;
// запись адреса регистра, только если адрес устройства совпадает
if(phase[1] & adr_match) reg_mem[bitcnt] <= sda;
// запись значения регистра, только если адрес устройства совпадает
if(phase == 2'b00 & adr_match) val_mem[bitcnt] <= sda;
end
// переполнение счетчика, считали последний бит
// если адрес устройства совпадает, прижимаем sda
// иначе позволяем прижать другому устройству
assign sda = (bitcnt[3] & adr_match) ? 1'b0 : 1'bz;

endmodule