基于DSP與CPLD的I2C總線接口的設(shè)計(jì)與實(shí)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(shè)備及各類電子產(chǎn)品中已廣泛應(yīng)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(shí)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(guò)ＳＤＡ（串行數(shù)據(jù)線）及ＳＣＬ（串行同步時(shí)鐘線）兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，通過(guò)軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。ＣＰＵ不僅能通過(guò)指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的擴(kuò)展與控制。Ｉ2Ｃ總線接口電路結(jié)構(gòu)如圖１所示，Ｉ2Ｃ總線時(shí)序圖如圖２所示。

Ｉ2Ｃ總線根據(jù)器件的功能通過(guò)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(guān)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(guò)上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開(kāi)路的，以具有?quot;與"功能。Ｉ2Ｃ總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為１００ｋｂｉｔ／ｓ，在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)４００ｋｂｉｔ／ｓ。

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

在Ｉ2Ｃ總線開(kāi)始信號(hào)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(gè)字節(jié)必須為８位，而且每個(gè)傳送的字節(jié)后面必須跟一個(gè)認(rèn)可位（第９位），也叫應(yīng)答位（ＡＣＫ）。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，ＳＤＡ線返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。關(guān)于Ｉ2Ｃ總線協(xié)議的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參看參考文獻(xiàn)。

２ 設(shè)計(jì)方案

本文以ＤＳＰ芯片ＡＤＳＰ２１９９２與時(shí)鐘芯片ＰＣＦ８５８３的控制接口為例，說(shuō)明基于ＣＰＬＤ的Ｉ２Ｃ總線接口設(shè)計(jì)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(hào)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(guān)于ＡＤＳＰ２１９９２的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參看參考文獻(xiàn)。