[發(fā)明專利]多通道I2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211265232.0
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115587062A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴華;陸屹彬;劉豐奎;蘇潔;楊有建;牛軍;王怡雯;顧嘉駿;隋心;彭皓;吳晗;王爽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海安杰智創(chuàng)科技股份有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;G06F13/42
• 代理公司: 上海互順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 韋志剛;曹月明

本發(fā)明涉及I²C顏色傳感器讀取技術(shù)領(lǐng)域，公開了多通道I²C顏色傳感器并行讀取電路，包括FPGA可編程邏輯器件、ARM處理器和SPI總線，所述FPGA可編程邏輯器件包括五個(gè)I²C總線控制器，每個(gè)所述I2C總線控制器通過所述FPGA可編程邏輯器件的I/O管腳連接到外部以形成一路I2C總線；每一路I²C總線上均可掛載相應(yīng)的顏色傳感器。利用FPGA可編程邏輯器件的并行性特性，完成對ARM處理器主體I²C總線的擴(kuò)展，使該處理器能夠有五個(gè)I²C總線通道，每一路I²C總線上可以掛載相應(yīng)的顏色傳感器，滿足五路顏色數(shù)據(jù)的同時(shí)讀寫的要求，在可編程邏輯器件內(nèi)，每個(gè)I²C總線控制器僅使用一個(gè)寄存器單元，大大降低了控制的復(fù)雜度，無需占用較多的LUT資源，系統(tǒng)穩(wěn)定，執(zhí)行效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及I²C顏色傳感器讀取技術(shù)領(lǐng)域，具體為多通道I²C顏色傳感器并行讀取電路。

背景技術(shù)

I²C總線是由Philips公司開發(fā)的用于IC器件之間連接的二線制總線，雙向、兩線、串行、多主控(multi-master)接口標(biāo)準(zhǔn),具有總線仲裁機(jī)制，非常適合器件之間近距離、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送數(shù)據(jù)，并根據(jù)地址識別每個(gè)器件，每個(gè)連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機(jī)從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器，它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞。I²C總線能用于替代標(biāo)準(zhǔn)的并行總線，能連接各種集成電路和功能模塊。支持I²C的設(shè)備有微控制器、ADC、DAC、儲(chǔ)存器、LCD控制器、LED驅(qū)動(dòng)器等。I2C總線上數(shù)據(jù)的傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，在快速模式下可達(dá)400kbit/s,在高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s。片上的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)線上的毛刺波保證數(shù)據(jù)完整，連接到相同總線的IC數(shù)量只受到總線的最大電容400pF限制，由于其使用兩線的硬件接口簡單，I²C總線的應(yīng)用越來越廣泛。

采用ARM單片機(jī)的主方式I²C接口來讀取顏色傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)需要讀取3路以上的顏色傳感器模塊數(shù)據(jù)時(shí)，現(xiàn)有ARM單片機(jī)的I²C接口數(shù)一般不超過3路，不能滿足我們的設(shè)計(jì)需求，只能通過電子開關(guān)分時(shí)交替切換來初始化或讀取多路顏色傳感器I²C接口上的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的電子開關(guān)分時(shí)輪換切換雖然增加單片機(jī)的I²C接口的數(shù)量，但是也大大增加外圍數(shù)字電路的數(shù)量及ARM單片機(jī)程序的復(fù)雜性。而且這樣的切換讀取方式，也大大降低了數(shù)據(jù)的吞吐量。顏色傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性也大為降低。從而大大降低設(shè)備的智能化程度和設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供多通道I2C顏色傳感器并行讀取電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：多通道I²C顏色傳感器并行讀取電路，包括FPGA可編程邏輯器件、ARM處理器和SPI總線，所述FPGA可編程邏輯器件包括五個(gè)I²C總線控制器，每個(gè)所述I2C總線控制器通過所述FPGA可編程邏輯器件的I/O管腳連接到外部以形成一路I2C總線；每一路I²C總線上均可掛載相應(yīng)的顏色傳感器，所述FPGA可編程邏輯器件并行處理五路I²C總線的顏色數(shù)據(jù)的讀寫；

所述FPGA可編程邏輯器件與SPI總線相連接，所述ARM處理器通過與FPGA可編程邏輯器件相連接的SPI總線通信。