[發(fā)明專利]一種支持用戶協(xié)議的通用I2C總線控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811264099.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN109446144A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅長(zhǎng)洲;李榮樂;楊偉光;李澤超;朱予辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京控制與電子技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F13/42
• 分類號(hào): G06F13/42
• 代理公司: 中國(guó)航天科工集團(tuán)公司專利中心 11024
• 代理人: 葛鵬

本發(fā)明公開一種支持用戶協(xié)議的通用I2C總線控制器，包括：微控制器接口模塊(1)、工作寄存器陣列模塊(2)、雙端口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊(3)、同步時(shí)序信號(hào)生成器模塊(4)和I2C總線接口時(shí)序生成器模塊(5)，本發(fā)明能夠?qū)80系列微控制器和各種具有I2C總線接口的數(shù)字集成電路器件無(wú)縫連接在一起，構(gòu)成器件之間的I2C總線通訊鏈路，在用戶系統(tǒng)上電復(fù)位正常工作后，通過工作模式配置參數(shù)，用戶系統(tǒng)可將通用I2C總線控制器配置成主器件，主動(dòng)發(fā)起并控制I2C總線上的數(shù)據(jù)通訊過程，也可將通用I2C總線控制器配置成從器件，被動(dòng)接受I2C總線上其它主控制器的控制，從而配合主控制器完成I2C總線上的數(shù)據(jù)通訊過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通用I2C總線控制器，特別是一種支持用戶協(xié)議的通用I2C總線控制器。

背景技術(shù)

I2C即Inter-Integrated Circuit，亦稱集成電路內(nèi)連接總線，是一種簡(jiǎn)單有效的兩線式雙向串行數(shù)據(jù)通訊總線，主要用于微處理器與各種外圍數(shù)字集成電路器件之間的通訊。上世紀(jì)八十年代，I2C總線首先由荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司即NXP公司開發(fā)，并于世紀(jì)在九十年代初期發(fā)布了I2C總線技術(shù)規(guī)范1.0版本，由此取得了I2C總線的專利權(quán)。上世紀(jì)九十年代末，隨著數(shù)字集成電路及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，飛利浦公司又發(fā)布了I2C總線技術(shù)規(guī)范2.0版，對(duì)I2C總線的功能和性能進(jìn)行了提升，滿足了數(shù)字電路使用少量端口引腳即可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和低功耗的需求。本世紀(jì)初，該I2C總線技術(shù)規(guī)范2.1版又公開發(fā)布，使I2C總線的功能和性能得到了進(jìn)一步完善和擴(kuò)展。盡管I2C總線技術(shù)規(guī)范的版本不斷升級(jí)，但技術(shù)上還是全面保持了對(duì)以前版本的兼容性。

I2C總線提供了較完善的總線協(xié)議和最簡(jiǎn)單的串行連接方式，為各種應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一種完善的集成電路間的串行總線擴(kuò)展技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)提供了極為有利的條件。I2C總線由兩根信號(hào)線組成，多個(gè)器件可同時(shí)掛接在同一個(gè)I2C總線上，不同器件之間由不同的地址來(lái)區(qū)分的，這既節(jié)省了集成電路芯片的I/O管腳，也節(jié)省了用戶系統(tǒng)PCB板的面積。I2C總線電氣兼容性好，各器件之間以開漏的I/O管腳相互聯(lián)接，這樣只要選取適當(dāng)?shù)纳侠娮杈湍茌p易實(shí)現(xiàn)3V/5V邏輯電平之間的兼容。I2C總線支持多種通信方式，除了一主多從這種最常見的通信方式，還支持多主機(jī)通信、雙主機(jī)通信、以及廣播模式等。I2C總線通信速率也非常高，標(biāo)準(zhǔn)模式下，I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸速率為100kbps，快速模式下可達(dá)到400kbps，同時(shí)兼顧低速率數(shù)據(jù)通信。并且I2C總線協(xié)議簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，很容易就能將I2C總線接口控制邏輯放入定制集成電路中。因此，I2C總線技術(shù)一經(jīng)公開，即受到各個(gè)定制集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家的大力歡迎。目前，許多定制集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家，包括半導(dǎo)體巨頭德州儀器即TI公司、英特爾、意法半導(dǎo)體即ST公司、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體即National Semiconductor公司、英飛凌科技等，已經(jīng)取得了I2C總線的使用授權(quán)，并將I2C總線應(yīng)用在了LCD驅(qū)動(dòng)控制器、I/O接口控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，以及溫度傳感器等多種定制集成電路器件中，實(shí)現(xiàn)了這些器件與微處理器之間的高速數(shù)據(jù)通訊，從而使I2C總線成為了國(guó)際上通用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。

但是，有些微處理器中沒有集成I2C總線接口，對(duì)于由這種微處理器構(gòu)成的用戶系統(tǒng)，目前通用的做法是利用微處理器上開漏的I/O管腳，通過微處理器監(jiān)控程序，模擬實(shí)現(xiàn)一種I2C總線接口。另一方面，定制集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家在遵守I2C總線技術(shù)規(guī)范的同時(shí)，也根據(jù)自家集成電路器件的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)I2C總線接口進(jìn)行了本地化設(shè)計(jì)，通過簡(jiǎn)化I2C總線通訊協(xié)議，提高自家器件與微處理器之間數(shù)據(jù)通訊的速度和效率，這就使得不同廠家的集成電路器件，盡管也采用了I2C總線接口，但由于器件內(nèi)部的I2C總線控制器所實(shí)現(xiàn)的I2C總線通訊協(xié)議不完全一致，因此，這樣兩種器件就不能連接在一起，也就不能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)器件之間通過I2C總線的數(shù)據(jù)通訊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種支持用戶協(xié)議的通用I2C總線控制器，解決I2C總線接口用戶協(xié)議不一致時(shí)，不同廠家定制集成電路之間I2C接口的硬件連接問題。