基于DSP與CPLD的I2C總線接口的設計與實現(xiàn)

如今，為了提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理精度和處理速度，在家用電器、通訊設備及各類電子產(chǎn)品中已廣泛應用ＤＳＰ芯片。但大多數(shù)的尚未提供Ｉ2Ｃ總線接口，本文將介紹一種基于ＣＰＬＤ的已實現(xiàn)的高速ＤＳＰ的Ｉ2Ｃ總線接口方案。

１ Ｉ2Ｃ通信協(xié)議

Ｉ2Ｃ總線是一種用于ＩＣ器件之間的二線制總線。它通過ＳＤＡ（串行數(shù)據(jù)線）及ＳＣＬ（串行同步時鐘線）兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，通過軟件尋址實現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。ＣＰＵ不僅能通過指令將某個功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進行檢測，從而實現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的擴展與控制。Ｉ2Ｃ總線接口電路結(jié)構(gòu)如圖１所示，Ｉ2Ｃ總線時序圖如圖２所示。

Ｉ2Ｃ總線根據(jù)器件的功能通過軟件程序使其可工作于發(fā)送主或接收從方式?？偩€上主和從即發(fā)送和接收的關系不是一成不變的，而是取決于數(shù)據(jù)傳送的方向。ＳＤＡ和ＳＣＬ均為雙向Ｉ／Ｏ線，通過上拉電阻接正電源。當總線空閑時，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級必須是集電極或漏極開路的，以具有?quot;與"功能。Ｉ2Ｃ總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標準工作方式下為１００ｋｂｉｔ／ｓ，在快速方式下，最高傳送速率可達４００ｋｂｉｔ／ｓ。

在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束信號（也稱啟動和停止信號）。當時鐘線ＳＣＬ為高電平時，數(shù)據(jù)線ＳＤＡ由高電平跳變?yōu)榈碗娖絼t定義為"開始"信號；當ＳＣＬ為高電平時，ＳＤＡ由低電平跳變?yōu)楦唠娖絼t定義為"結(jié)束"信號。開始和結(jié)束信號都由主器件產(chǎn)生。在開始信號以后， 總線即被認為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號以后的一段時間內(nèi)，總線被認為是空閑狀態(tài)。

在Ｉ2Ｃ總線開始信號后，依次送出器件地址和數(shù)據(jù)，Ｉ2Ｃ總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為８位，而且每個傳送的字節(jié)后面必須跟一個認可位（第９位），也叫應答位（ＡＣＫ）。從器件的響應信號結(jié)束后，ＳＤＡ線返回高電平，進入下一個傳送周期。關于Ｉ2Ｃ總線協(xié)議的詳細說明請參看參考文獻。

２ 設計方案

本文以ＤＳＰ芯片ＡＤＳＰ２１９９２與時鐘芯片ＰＣＦ８５８３的控制接口為例，說明基于ＣＰＬＤ的Ｉ２Ｃ總線接口設計方案。

ＡＤＳＰ２１９９２是２００３年最新推出的１６０ＭＩＰＳ、帶ＣＡＮ通信接口的適合于高精度工業(yè)控制和信號處理的高性能ＤＳＰ芯片。它帶有４８Ｋ片內(nèi)ＲＡＭ、ＳＰＯＲＴ通信接口、ＳＰＩ通信接口、８通道１４位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器以及ＰＷＭ等。關于ＡＤＳＰ２１９９２的詳細說明請參看參考文獻。