CN100498751C

CN100498751C - 一种基于i2c总线的接口装置及应用该接口装置的读写装置

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Publication number: CN100498751C
Application number: CNB2005100354543A
Authority: CN
Inventors: 付遥远; 王峰; 党伟珍; 陈晓春; 罗志刚; 张春青
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2005-06-18
Filing date: 2005-06-18
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2025-06-18
Also published as: CN1881197A

Abstract

本发明是一种基于I²C总线的接口装置以及应用I²C总线的接口的读写装置，该装置包括有SCL端子、SDA端子、V_CC端子、GND端子和ID端子，上述端子构成该接口，用符合上述专用I²C总线接口要求的电缆，将机内I²C总线通过该基于I²C总线的接口装置与外部的存储器擦写装置联结起来，便可进行读写操作。通过该接口装置连接MCU，数据存储器可形成读写装置，利用该读写装置可对数据进行快速读写，尤其适用于电子产品进行系统升级以及调试数据的更改。

Description

一种基于I2C总线的接口装置及应用该接口装置的读写装置

技术领域

本发明涉及通过I²C总线协议进行控制和数据传输的接口装置及相关的读写装置，特别是通过I²C总线协议对单片机或数据设备进行读写的接口及应用该接口的读写装置。

背景技术

I²C总线是集成电路之间进行数据传输的方便之路，其最大的优点是它只使用两条线来进行传输，这给电路板布线带来方便，正因为如此，它被广泛应用于各类电子产品中。

但是这类产品在生产过程中以及在售后服务方面会遇到的后续读写升级的问题。我们知道，产品在生产过程中总是需要调试的，由于生产厂家有专用的读写设备，数据的更新不成问题，但是销售之后还会面临软件升级的可能，随着科技开发日新月异，很多设备对于数据都需要更新、升级，这两种情况都涉及到其存储器中的数据改写问题，尤其是后一种情况。

针对这样的问题，对现在已经成型的产品，现在通常的做法是：打开机器，将存储器芯片从电路板上解焊下来，放到专用的存储器擦写装置上，通过计算机辅助来实现数据更新和软件升级。显然，这样需要拆解原有的设备或者产品，操作非常不方便，大拆大卸是一件既耗费时间又特别麻烦的事情，在拆卸过程中如果操作不当还会损坏电路元件，于生产和产品本身非常不利，极需改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用专用I²C总线接口对电子产品进行数据更新的接口装置以及应用该接口装置进行快速读写的读写装置，上述的接口装置及读写装置可直接将产品中的数据存储器连接于读写设备上，能够对数据进行快速读写，不必拆卸存储器。

本发明的另一个目的，是提供一种结构特殊、插接快速、使用方便、安全可靠的专用I²C总线接口装置及应用有该接口的读写装置，利用该接口及读写装置对依照I²C总线协议进行通讯的存贮器——包括数据存贮器和程序存贮器——进行多次擦写；同时避免无关人员通过通用I²C总线接口对产品中的程序和数据进行不希望的改写，确保产品的数据安全。

在实际的操作中，发现可以通过现有的I²C总线接口达到系统的更新以及升级，但是简单暴露在电子产品整机外壳上的I²C总线接口却是导致系统不安全的一个潜在危险因素，而和别的比如S端子共用接口的方法也是危险的。而本发明所实现的I²C总线专用接口就是为了克服这个问题而设计出来的。设计一个与常用输出输入接口不同的专用接口。同时设计一个与之相配地延长线，接到专用地烧写工具上。

本发明的思路是通过在电子产品的外壳上设置一个专用I²C总线插座，并且除I²C总线原有信号之外还为其专门配备了保证系统能够正常工作的信号，以此专用I²C总线插座为桥梁，将机内I²C总线与外部的存储器擦写装置联结起来，以实现对产品进行调试数据的处理或者软件升级。

因此，本发明是这样实现的：

一种基于I²C总线的接口装置，该装置包括有：

①SCL端子：是I²C总线时钟线，与产品内部的SCL相联结；

②SDA端子：是I²C总线数据线，与产品内部的SDA相联结；

③V_CC端子：是外部供电电源输入端，与产品内部的E²PROM供电电源端相联结；

④GND端子：地，与产品内部的E²PROM电源地线及I²C的地线相联结；

⑤ID端子：操作功能选择输入端，与产品内部的MCU的复位(RESET)引脚相联结。

其中，SCL、SDA可利用I²C总线原有的接口，ID、V_CC、GND为实现安全快速的读写操作而增加的。

用符合上述专用I²C总线接口要求的电缆，将机内I²C总线通过该基于I²C总线的接口装置与外部的存储器擦写装置(即读写装置)联结起来，便可进行读写操作。

上述5个端子设置于一个接口插座内，它们的引脚以适当的间距分布在插座内。

上述的插座，其设置端子的部分基本为圆柱体上，圆柱体沿轴向开有一个以上的定位槽，从外观上以及其结构形式也不同于常用的接口装置。便于识别以及准确插接。

上述的插座，其外形也可以为三角形或者其它的形状，且插座的外壁上开有一个以上的定位槽或者定位嵌头，对应的连接插头，其形状以及端子插孔与该插座一一对应。

上述接口装置与产品外壳的连接可以是嵌入卡紧方式，也可以用螺钉固定。

一种应用I²C总线的接口的读写装置，该读写装置包括MCU，数据存储器和通信接口，其中，

MCU的程序存储器中存有执行该读写装置与目标系统之间通讯的程序：

数据存储器，用来存储欲拷贝的目标DATA；

通信接口，该通信接口为上述的I²C总线的接口，即该接口包括SCL端子、SDA端子、V_CC端子、GND端子和ID端子，用于与目标系统的联结；

数据存储器和通信接口分别连接MCU，MCU起到系统控制的作用。

上述通信接口的信号端：GND，5V，SCL，SDA以及ID，分别对应于所需要克隆数据的目标系统的E²PROM电源地线及I²C的地线、E²PROM供电电源端、SCL、SDA、MCU的复位(RESET)引脚。

此外，本读写装置还有按键、开关、显示装置，其中，

按键，用来选择拷贝数据的存储位置，

开关，用于转换工作模式，

显示装置，用于显示工作状态，

显示装置联结于MCU的输入端口上，按键、开关联接于MCU的输出端口上。

上述的显示装置，是LED显示器。

所述的存储器最好是大容量的数据存储器。

该读写装置的信息读写装置用来克隆CODE的实现方法是，将需要升级的目标CODE放在信息读写装置的数据存储器中，MCU运行其程序存储器中的通讯程序，实现读写装置与目标系统之间的通讯，便可将目标CODE烧写到目标系统板上的程序存储器中。

该读写装置的信息读写装置用来克隆数据可以这样实现：将需要抄写的目标DATA放在数据存储器中，借助于烧写在信息读写装置上的程序存储器中的程序代码的运行，来实现该读写装置与目标系统之间的通讯，将目标DATA烧写到目标系统板上的数据存储器中。

本发明是插接快速、使用方便、安全可靠的专用I²C总线接口装置，用于对依照I²C总线协议进行通讯的存贮器——包括数据存贮器和程序存贮器——进行多次擦写；采用单独设置接口的方式，实现起来成本低，且非常便于使用，方便售后工作人员对电子产品进行系统升级以及调试数据的更改，操作从以前的拆卸电路板上的存储器改为直接连接接头进行数据更新升级，可以极大地提高工作效率。

同时，由于专用I²C总线插座的信号配置及结构特殊，需要对应于专用接口实现数据的读写，因而可以防止无关人员随意修改产品中存储器里的数据和程序，保证数据的安全。

附图说明

图1为本发明的I²C总线专用接口结构示意图，

图2为本发明的专用接口具有延长线时的结构示意图，

图3为本发明的接口延长线联结关系图，

图4为本发明实施的应用I²C总线接口的读写装置的结构示意图，

图5为本发明实施的应用I²C总线接口的读写装置的电路图。

具体实施方式

下面以电视机为例，介绍一种本发明实现的最佳方式。如图1、图2所示，此专用I²C接口装置共包含5个信号端，分别为：

①SCL端子：I²C总线时钟线，与电视内部的SCL相联结，

②SDA端子：I²C总线数据线，与电视内部的SDA相联结，

③V_CC端子：外部I²C供电电源输入(一般为+5V，如有特殊可以自行输入相应电压)，与电视内部的E²PROM供电电源端相联结，

④GND端子：地，与电视内部的E²PROM电源地线及I²C的地线相联结，

⑤ID端子：操作功能选择输入端，与电视内部的MCU的复位(RESET)引脚相联结。该引脚有两种状态，随功用不同而不同。

上述的5个端子设置于一个接口插座内，它们的引脚以适当的间距分布在插座内；

图1所示，上述的插座，其外形为方形，设置端子的内座基本为圆柱体，圆柱体沿轴向开有三个的定位槽，从外观上以及其结构形式也不同于常用的接口装置，便于识别以及准确插接。

图2所示，该接口装置还设置有专门的延长线，其一端(CN1)与该接口装置的端子一一对应，且该端(CN1)的结构也与接口装置对应；另一端(CN2)为通常所用的连接数据读写装置或者更新设备的接口。

再如图3所示，CN1与CN2端对应的连接关系为：

CN1的第5端子对应CN2的第4端子，标识为红色；CN1的第4端子对应CN2的第5端子，标识为橙色；CN1的第2端子对应CN2的第1端子，标识为棕色；CN1的第1端子对应CN2的第3端子，标识为黑色；CN1的第3端子对应CN2的第2端子，这两个端子均为地线，其中CN1的第3端子为铁壳的；其中，CN1的第1端子与接口装置的SDA端子对应，CN1的第2端子与接口装置的SCL端子对应，CN1的第3端子与接口装置的GND端子对应，CN1的第4端子与接口装置的ID端子(识别端子)对应，CN1的第5端子与接口装置的V_CC端子对应，提供5V的电压。

当需要实现用户数据拷贝时，为了防止产品内外I²C总线发生冲突，外部存储器擦写装置的接口(CN2)的ID引脚上的信号电平需要设置成电视机内部MCU的有效复位电平，即在进行用户数据拷贝时，强制电视内部MCU处于复位状态。

当需要实现ISP(系统软件在线升级)功能时，外部存储器擦写装置的接口(CN2)的ID引脚悬空，即MCU复位电平由内部电路决定。

在对机内数据进行改写或拷贝的时候，需要将外部存储器擦写装置的I²C总线接口的ID功能识别脚设置为对应电视机内部MCU的有效复位电平。

对于电视机内部E²PROM的供电可能与MCU的供电相互联通的情况，当外部存储器擦写装置通过接口中的V_CC、GND对电视机内E²PROM供电的同时也对MCU供电，此时因为由专用I²C总线接口中的ID引脚提供给MCU一个有效的RESET信号，从而使得在外部I²C总线接口没有断开的情况下保证电视机内部MCU一直处于复位状态，MCU对应于内部I2C总线接口的I/O端口也就始终处于悬空状态，于是把机内总线交给外部工具使用，防止了内部MCU与外部工具争用I²C总线的冲突。

因专用I²C总线接口的结构形式与所有信号端子(如S端子、AV端子、VGA、DVI等)完全不同，因而用户不可能将其它信号电缆错误的插入该接口装置。

接口装置，即接口插座与产品外壳的连接可以是嵌入卡紧方式，也可以用螺钉固定。

读写装置的结构如图4所示，包含有存储器、MCU、控制装置及显示装置，控制装置包括按键和开关，其设置有面板，面板上有按键、开关以及指示灯和通信接口。现分别说明如下：

按键说明：

按键名称	功能和使用说明
按键名称	功能和使用说明	0～9	存贮位置选择
确认	对所要进行的操作进行确认	0～9	存贮位置选择
确认	对所要进行的操作进行确认	模式	该读写装置进行“写入”和“读出”的操作转换。按键后指示灯进行明暗切换。
复位	错误操作后，按此键可以重新启动该读写装置。	模式	该读写装置进行“写入”和“读出”的操作转换。按键后指示灯进行明暗切换。
复位	错误操作后，按此键可以重新启动该读写装置。	写保护	该读写装置进行“写入”时拨到“开”状态；拨到“锁”状态时该读写装置禁止“写入”。
电源	该读写装置系统工作电源的开和关选择。	写保护	该读写装置进行“写入”时拨到“开”状态；拨到“锁”状态时该读写装置禁止“写入”。

通信接口说明：

接口包括如下信号端：GND，5V，SCL，SDA以及ID；

①SCL：I²C总线时钟线，与产品内部的SCL相联结，

②SDA：I²C总线数据线，与产品内部的SDA相联结，

③V_CC：外部供电电源输入端，与产品内部的E²PROM供电电源端相联结，

④GND：地，与产品内部的E²PROM电源地线及I²C的地线相联结，

⑤ID：操作功能选择输入端，与产品内部的MCU的复位(RESET)引脚相联结，以防止产品内部的MCU和数据存储器共用供电电源的情况下，而导致在数据克隆(写入)过程中出现总线竞争。

指示灯说明：

①电源指示灯：通电时指示灯为红色。

②R/W：读/写模式指示灯。

向该读写装置写入时，按下此键。此时，指示灯亮绿色；从该读写装置读出数据时，指示灯熄灭。

③BUSY：状态指示灯(双色灯：红、绿)

(1)当该读写装置进行正常的写入或读出时，指示灯亮绿色且闪烁，抄写完成时停止闪烁，指示灯为绿色。

(2)当操作出错或抄写不正常，指示灯为红色。

该读写装置的电路图如附图5所示。

其中，IC01 MCU的型号为AT89C2051，数据存储器IC02为512K的E²PROM。

AT89C2051通过I2C总线SDA0、SCL将数据从数据存储器IC02中读出，通过I2C总线SDA1、SCL将数据复制到目标系统板的数据存储器中。其中，数据总线SCL共用，而数据总线SDA则分为两路：SDA0和SDA1。

AT89C2051的GPIO口P3.0，P3.1，P3.2，P3.3为按键扫描信号输出接口，P1.4，P1.5，P1.6，P1.7为按键输入接口，P1.0，P1.1和P1.2作为输出口，用来控制LED灯的显示。P3.7为SDA1，P1.3为SCL，P3.4为SDA0。

V_CC为电源引脚。

该读写装置的操作方法根据所要实现的功能有所不同。

当需要制作克隆种子时(将数据克隆到该读写装置上时)，按以下步骤操作：

①开电源；

②利用拨码开关关掉写保护；

③按下模式键，选择写模式，此时模式指示灯L02(R/W)应该为绿色；

④按0~9按键中的一个键，输入种子(所需克隆数据)的地址分配；

⑤再按确认键，即可停止对种子进行写操作。此时如果写操作正常，L03(BUSY)绿灯闪烁；当操作出现错误时，停止操作，L3红灯亮；

⑥正常写种子操作完成后，L3绿灯亮；

⑦红灯亮时，先关掉电源，再重复以上①~⑥的操作。

绿灯亮且需要抄写另外的种子数据时，重复④~⑥的操作；

⑧把拨码开关拨到写保护状态，以保护种子数据。

当需要将数据克隆到其他目标系统时，按照以下步骤操作：

①开电源；

②把拨码开关拨到写保护状态，以保护种子数据不被破坏；

③按读写模式键，选择读模式，此时模式指示灯L02(R/W)不亮；

④按确定键，系统根据软件设置将相应数据克隆到目标系统；

⑤正常克隆操作完成后，L3绿灯亮。

说明，本例中的数据存储器可以存储10个不同版本的广播电视接收机的E²PROM用户数据，通过本读写装置可以对10个不同版本的广播电视接收机的E²PROM拷贝数据进行克隆(复制)，通过本读写装置的转存，也可以实现版本相同的广播电视接收机之间E²PROM用户数据的克隆。

Claims

1、一种基于I²C总线的接口装置，其特征在于该装置包括有：

①SCL端子：是I²C总线时钟线，与产品内部的SCL相联结；

②SDA端子：是I²C总线数据线，与产品内部的SDA相联结；

④GND端子：是接地端，与产品内部的E²PROM电源地线及I²C总线的地线相联结；

⑤ID端子：操作功能选择输入端，与产品内部的MCU的复位引脚相联结；

第①端子与外部存储器擦写装置的SDA端子对应，第②端子与外部存储器擦写装置的SCL端子对应，第③端子与外部存储器擦写装置的GND端子对应，第④端子与外部存储器擦写装置的ID端子对应，第⑤端子与外部存储器擦写装置的V_CC端子对应；

当需要实现用户数据拷贝时，外部存储器擦写装置的ID端子上的信号电平设置成电视机内部MCU的有效复位电平；

当需要实现系统软件在线升级时，外部存储器擦写装置的ID端子悬空；

在对产品内部数据进行改写或拷贝的时候，外部存储器擦写装置的I²C总线接口的ID端子设置为对应电视机内部MCU的有效复位电平。

2、如权利要求1所述的基于I²C总线的接口装置，其特征在于上述5个端子设置于一个接口插座内，它们的引脚以适当的间距分布在插座内。

3、如权利要求2所述的基于I²C总线的接口装置，其特征在于上述的插座，其设置端子的部分基本为圆柱体，圆柱体沿轴向开有一个以上的定位槽。

4、如权利要求2或3所述的基于I²C总线的接口装置，其特征在于上述的插座，其外形为三角形或者其它的形状，且插座的外壁上开有一个以上的定位槽或者定位嵌头，对应的连接插头，其形状以及端子插孔与该插座一一对应。

5、如权利要求4所述的基于I²C总线的接口装置，其特征在于上述接口装置与产品外壳的连接是嵌入卡紧方式，或用螺钉固定。

6、一种应用I²C总线的接口的读写装置，该读写装置包括MCU，数据存储器和通信接口，其中，

MCU的程序存储器中存有执行该读写装置与目标系统之间通讯的程序；

数据存储器，用来存储欲拷贝的目标DATA；

通信接口，该通信接口为上述的I²C总线的接口，即该接口包括SCL端子、SDA端子、V_CC端子、GND端子和ID端子，用于与目标系统的联结；其中

①SCL端子：是I²C总线时钟线，与产品内部的SCL相联结；

②SDA端子：是I²C总线数据线，与产品内部的SDA相联结；

7、如权利要求6所述的应用I²C总线的接口的读写装置，其特征在于该读写装置还包括有按键、开关、显示装置，其中，

按键，用来选择拷贝数据的存储位置，

开关，用于转换工作模式，

显示装置，用于显示工作状态，

显示装置联结于MCU的输出端上，按键、开关联接于MCU的输出端上。

8、如权利要求7所述的应用I²C总线的接口的读写装置，其特征在于上述的显示装置，是LED显示器。

9、如权利要求6所述的应用I²C总线的接口的读写装置，其特征在于所述的存储器是大容量的数据存储器。