Отвечу за топикстартера.
Самопальный мастер, который часто приходится реализовывать на FPGA или микроконтроллере для одномастерной шины реализуется очень просто. Можно сказать - халявно. А вот многомастерный - это уже арбитраж вводить нужно.

У него уже есть арбитраж (вообще вне МК), т.к. он собрался коммутировать I2C шину от 2х мастеров через FPGA. Если моменты неактивности мастера в МК известны, и мастер в FPGA будет использовать только их, то на I2C шину можно прямо повесить оба мастера в параллель (Если только у МК нету параллельно включенного слейва, но это уже извращение )

Возможно я не совсем точно задал вопрос, но дилемма была как раз не о multi-masterности (ибо оба мастера могут работать заведомо только раздельно, т.е. в разделчные промежутки времени что всегда заранее известно - этот факт был правилчьноподмечен в ветке).
Дилемма была в ситуации когда работает внешний мастер (коммутация - в FPGA). Проблема возникает в линии SDA когда должен быть "переворот" направлений (например acknowledge после передачи адреса/данных). Понятно что в коде оба SDA - вход и SDA - выход определены как tri-state, но "переворот" направления не может быть "автоматическим",т.е. кто-то в коде должен отслеживать traffic и управлять направлениями сквозной SDA линии...

Не надо ничего никуда переворачивать. И I2C сквозь FPGA пропускать не надо. Нужно сделать в FPGA банальный I2C мастер и его ноги SDA и SCL включить параллельно мастеру в МК и приемнику.

На заметку

Линия SCK тоже двунаправленная...



+1

Да, точно, ежели стандард поддерживает multi-masterность - действительно должно быть просто...
Одно понять - pull-upы. Внешняя система в принципе автономна, у нее есть свои I2C "приемники", т.е. свои pull-ups. Когда-же я к ней подключаю свой "аппаратус" то у него стоят свои pull-ups (ибо он может и в stand-alone работать).
Получается при подключении моего устройства к системе, будут по 2 pull-upа запараллелены. Это может и не проблема если pull-upы могут быть в range (например от 1к до 10к). Но ежели нужен более точная их величина - тогда по идее может понадобится их коммутация. Хотя и это решаемо (FETный ключ как функция от сигнала режима работы).

Какое у Вас Vcc?
Скорость обмена у Вас какая?
Какие длины линий?

В самой системе линии короткие, но когда подключается мое устройство - длины будут примерно 15-20 см.
Скорости - не думаю что будет более чем стандартные 400кHz, Vcc = 3.3V