基于DSP與CPLD的I2C總線(xiàn)接口的設計與實(shí)現

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

１ Ｉ2Ｃ通信協(xié)議

Ｉ2Ｃ總線(xiàn)是一種用于ＩＣ器件之間的二線(xiàn)制總線(xiàn)。它通過(guò)ＳＤＡ（串行數據線(xiàn)）及ＳＣＬ（串行同步時(shí)鐘線(xiàn)）兩根線(xiàn)在連到總線(xiàn)上的器件之間傳送信息，通過(guò)軟件尋址實(shí)現片選，減少了器件片選線(xiàn)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(xiàn)，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現對硬件系統的擴展與控制。Ｉ2Ｃ總線(xiàn)接口電路結構如圖１所示，Ｉ2Ｃ總線(xiàn)時(shí)序圖如圖２所示。

Ｉ2Ｃ總線(xiàn)根據器件的功能通過(guò)軟件程序使其可工作于發(fā)送主或接收從方式?？偩€(xiàn)上主和從即發(fā)送和接收的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于數據傳送的方向。ＳＤＡ和ＳＣＬ均為雙向Ｉ／Ｏ線(xiàn)，通過(guò)上拉電阻接正電源。當總線(xiàn)空閑時(shí)，兩根線(xiàn)都是高電平。連接總線(xiàn)的器件的輸出級必須是集電極或漏極開(kāi)路的，以具有?quot;與"功能。Ｉ2Ｃ總線(xiàn)的數據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。

在數據傳送過(guò)程中，必須確認數據傳送的開(kāi)始和結束信號（也稱(chēng)啟動(dòng)和停止信號）。當時(shí)鐘線(xiàn)ＳＣＬ為高電平時(shí)，數據線(xiàn)ＳＤＡ由高電平跳變?yōu)榈碗娖絼t定義為"開(kāi)始"信號；當ＳＣＬ為高電平時(shí)，ＳＤＡ由低電平跳變?yōu)楦唠娖絼t定義為"結束"信號。開(kāi)始和結束信號都由主器件產(chǎn)生。在開(kāi)始信號以后， 總線(xiàn)即被認為處于忙狀態(tài)；在結束信號以后的一段時(shí)間內，總線(xiàn)被認為是空閑狀態(tài)。

在Ｉ2Ｃ總線(xiàn)開(kāi)始信號后，依次送出器件地址和數據，Ｉ2Ｃ總線(xiàn)上每次傳送的數據字節數不限，但每一個(gè)字節必須為８位，而且每個(gè)傳送的字節后面必須跟一個(gè)認可位（第９位），也叫應答位（ＡＣＫ）。從器件的響應信號結束后，ＳＤＡ線(xiàn)返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。關(guān)于Ｉ2Ｃ總線(xiàn)協(xié)議的詳細說(shuō)明請參看參考文獻。

２ 設計方案

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(xiàn)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ＲＡＭ、ＳＰＯＲＴ通信接口、ＳＰＩ通信接口、８通道１４位Ａ／Ｄ轉換器以及ＰＷＭ等。關(guān)于ＡＤＳＰ２１９９２的詳細說(shuō)明請參看參考文獻。