CN116107949A - 一种实现自动分配地址的通信方法、系统、设备、介质 - Google Patents

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Abstract

本发明属于I2C地址分配技术领域，具体提供一种实现自动分配地址的通信方法、系统、设备、介质，所述方法包括如下步骤：检测I2C线路的状态；当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤检测I2C线路的状态；当线路空闲时，主设备发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信。可以有效避免地址重复的问题，并且可以批量部署，节省人力成本，提高I2C通信的适用性。

Description

一种实现自动分配地址的通信方法、系统、设备、介质
技术领域
本发明涉及I2C地址分配技术领域，具体涉及一种实现自动分配地址的通信方法、系统、设备、介质。
背景技术
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件.在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件.然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下.主机负责产生定时时钟和终止数据传送。
I2C通信，前提条件是需要确定从设备的I2C地址，然后进行通信。首先要发送起始条件(起始条件里面包含从设备地址)，要结束通信，要发送一个停止条件(起始条件里面包含从设备地址)，通信时，不希望其他主机进来打断，就不发送停止条件(起始条件里面包含从设备地址)，可以多次发送起始条件完成多段通信，避免其他主机把总线抢走，这种通信方式决定了I2C实际是半双工通信方式无法实现全双工通信。
由于I2C通信限制了从设备的I2C地址，所以对于大规模I2C器件读取集群造成了很大的困扰，需要手动填充每一个器件的I2C地址，但是由于相同器件的I2C地址可以配置的范围很小，对于大规模应用场景，增大了维护人员的工作量，限制了器件的使用范围。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于双线I2C协议实现自动分配地址的通信方法，是非常有必要的。
发明内容
由于I2C通信限制了从设备的I2C地址，所以对于大规模I2C器件读取集群造成了很大的困扰，需要手动填充每一个器件的I2C地址，但是由于相同器件的I2C地址可以配置的范围很小，对于大规模应用场景，增大了维护人员的工作量，限制了器件的使用范围，本发明提供一种实现自动分配地址的通信方法、系统、设备、介质。
第一方面，本发明技术方案提供一种实现自动分配地址的通信方法，应用于I2C器件构成的系统，所述系统包括主设备和从设备，所述方法包括如下步骤：
主设备发送时钟信号；
当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；
当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信。
作为本发明技术方案的进一步限定，主设备发送时钟信号的步骤之前包括：
检测I2C线路的状态；
当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤：检测I2C线路的状态；
当线路空闲时，执行步骤：主设备发送时钟信号。
作为本发明技术方案的进一步限定，主设备发送时钟信号的步骤之后还包括：
判断时钟是否正常识别；
若是，执行步骤：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若否，输出主设备异常的提示信息。
作为本发明技术方案的进一步限定，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号的步骤包括：
判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈信号，执行步骤：从时钟线发送从设备的地址；
若未接收到反馈信号，判断是否接收到从设备的确认信号。
作为本发明技术方案的进一步限定，判断是否接收到从设备的确认信号的步骤包括：
判断是否接收到从设备的确认信号；
若是，发起对应I2C地址通信；
若否，当接收到时钟线地址请求信息时，从时钟线发送从设备的地址。
作为本发明技术方案的进一步限定，发起对应I2C地址通信的步骤包括：
发起对应I2C地址通信，同时判断时钟线是否收到请求地址信息；
若是，主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤：判断是否接收到从设备的确认信号；
若否，所有从设备地址设置完成。
作为本发明技术方案的进一步限定，该方法还包括：
在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；
分配前设置寄存器地址为空，并且设置断电消失。
第二方面，本发明技术方案还提供一种实现自动分配地址的通信系统，包括I2C器件，在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；所述I2C器件包括主设备和从设备；
主设备，用于发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信；
从设备，用于接收主设备发送的I2C地址并存储到地址分配寄存器；地址设备完成后，拉高时钟线两个时钟周期。
作为本发明技术方案的进一步限定，主设备发送时钟信号的步骤之前包括：
主设备，用于检测I2C线路的状态；当线路空闲时主设备发送时钟信号；判断时钟是否正常识别；若否，输出主设备异常的提示信息；判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，从时钟线发送从设备的地址；若未接收到反馈信号，判断是否接收到从设备的确认信号若接收到确认信号，发起对应I2C地址通信；若未接收到到确认信号，当接收到时钟线地址请求信息时，从时钟线发送从设备的地址。
第三方面，本发明技术方案还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的实现自动分配地址的通信方法。
第四方面，本发明技术方案还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面所述的实现自动分配地址的通信方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：主设备发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信。可以有效避免地址重复的问题，并且可以批量部署，节省人力成本，提高I2C通信的适用性。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
具体实施方式
I2C通信，前提条件是需要确定从设备的I2C地址，然后进行通信。首先要发送起始条件(起始条件里面包含从设备地址)，要结束通信，要发送一个停止条件(起始条件里面包含从设备地址)，通信时，不希望其他主机进来打断，就不发送停止条件(起始条件里面包含从设备地址)，可以多次发送起始条件完成多段通信，避免其他主机把总线抢走，这种通信方式决定了I2C实际是半双工通信方式无法实现全双工通信。由于I2C通信限制了从设备的I2C地址，所以对于大规模I2C器件读取集群造成了很大的困扰，需要手动填充每一个器件的I2C地址，但是由于相同器件的I2C地址可以配置的范围很小，对于大规模应用场景，增大了维护人员的工作量，限制了器件的使用范围。由于目前I2C器件都是出厂设定死地址，导致对于大量I2C设备在使用时必须限定不同I2C地址，但是对于相同的器件能配置的I2C地址有限，本方法可以有效避免地址重复的问题，并且可以批量部署，节省人力成本，提高I2C通信的适用性；为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种实现自动分配地址的通信方法，应用于I2C器件构成的系统，所述系统包括主设备和从设备，所述方法包括如下步骤：
步骤1：主设备发送时钟信号；
步骤2：当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
步骤3：若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；
步骤4：当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信。
本发明实施例提供一种实现自动分配地址的通信方法，应用于I2C器件构成的系统，所述系统包括主设备和从设备，所述方法包括如下步骤：
S1：检测I2C线路的状态；
当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤S1；
当线路空闲时，执行步骤S2；
S2：主设备发送时钟信号；
S4：判断时钟是否正常识别；
若是，执行步骤S6；
若否，执行步骤S5；
S5：输出主设备异常的提示信息。
S6：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈信号，执行步骤S7；
若未接收到反馈信号，执行步骤S8；
S7：从时钟线发送从设备的地址；
S8：判断是否接收到从设备的确认信号；
若是，执行步骤S9；若否，当接收到时钟线地址请求信息时，执行步骤S7；
S9：发起对应I2C地址通信；同时判断时钟线是否收到请求地址信息；
若是，执行步骤S10；若否，所有从设备地址设置完成。
S10：主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤S8；
本发明实施例提供一种实现自动分配地址的通信方法，应用于I2C器件构成的系统，所述系统包括主设备和从设备，所述方法包括如下步骤：
S0：在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；分配前设置寄存器地址为空，并且设置断电消失；
S1：检测I2C线路的状态；
当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤S1；
当线路空闲时，执行步骤S2；
S2：主设备发送时钟信号；
S4：判断时钟是否正常识别；
若是，执行步骤S6；
若否，执行步骤S5；
S5：输出主设备异常的提示信息。
S6：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈信号，执行步骤S7；
若未接收到反馈信号，执行步骤S8；
S7：从时钟线发送从设备的地址；
S8：判断是否接收到从设备的确认信号；
若是，执行步骤S9；若否，当接收到时钟线地址请求信息时，执行步骤S7；
S9：发起对应I2C地址通信；同时判断时钟线是否收到请求地址信息；
若是，执行步骤S10；若否，所有从设备地址设置完成。
S10：主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤S8。
本发明实施例提供一种实现自动分配地址的通信方法，具体包括：
1)通信开始，主设备发送起始信号；
I2C协议规定，SCL处于高电平时，SDA由高到低变化，这种信号是起始信号，上电后按照目前I2C协议，会先扫一遍设备信息，如果已经有I2C地址会跳过设置。
2)发起通信同时确认从设备所有器件分配到地址；
本步骤分为三种情况：
1、所有从设备都没有分配地址
主设备发送01，sda线路由于分配地址的器件所以没有ack，且scl有拉低两个时钟周期，说明从设备器件没有分配地址，所以当主设备收到scl拉低两个周期的信息后，等待scl是否有两个周期的高电平，如果有则说明设置成功，发起通信；
2、部分从设备地址没有分配
当主设备发送01发起通信时，如果有对应的器件则会收到ack信号，发起对应I2C地址通信，但同时scl时钟线会收到请求地址信息，因为主设备已经收到ack信息，所以此次通信主设备不会发起设置地址信息，主设备发送地址加1，进行下一次通信，如果等到没有ack信号时，但是有scl时钟线地址请求信息的情况下，会发起地址设置请求逻辑。
3、全部从设备地址都分配地址
全部获取地址时，当主设备发送01发起通信时，如果有对应的器件则会收到ack信号，并且scl时钟线不会有地址请求信号。
3)正常通信
地址配置完成后，可以数据通信。
如图2所示，本发明实施例还提供一种实现自动分配地址的通信系统，包括I2C器件，在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；所述I2C器件包括主设备和从设备；
主设备，用于发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信；
从设备，用于接收主设备发送的I2C地址并存储到地址分配寄存器；地址设备完成后，拉高时钟线两个时钟周期。
主设备，用于检测I2C线路的状态；当线路空闲时主设备发送时钟信号；判断时钟是否正常识别；若否，输出主设备异常的提示信息；判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，从时钟线发送从设备的地址；若未接收到反馈信号，判断是否接收到从设备的确认信号若接收到确认信号，发起对应I2C地址通信；若未接收到到确认信号，当接收到时钟线地址请求信息时，从时钟线发送从设备的地址。
本发明实施例还提供一种实现自动分配地址的通信系统，包括I2C器件，在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；所述I2C器件包括主设备和从设备；
主设备，用于发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信；用于检测I2C线路的状态；当线路空闲时主设备发送时钟信号；判断时钟是否正常识别；若否，输出主设备异常的提示信息；判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，从时钟线发送从设备的地址；若未接收到反馈信号，判断是否接收到从设备的确认信号若接收到确认信号，发起对应I2C地址通信；若未接收到到确认信号，当接收到时钟线地址请求信息时，从时钟线发送从设备的地址。
从设备，用于接收主设备发送的I2C地址并存储到地址分配寄存器；地址设备完成后，拉高时钟线两个时钟周期。
基于所述系统，具体的实现自动分配地址的通信方法包括如下步骤：
S0：在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；分配前设置寄存器地址为空，并且设置断电消失；S1：检测I2C线路的状态；当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤S1；当线路空闲时，执行步骤S2；S2：主设备发送时钟信号；S4：判断时钟是否正常识别；若是，执行步骤S6；若否，执行步骤S5；S5：输出主设备异常的提示信息。S6：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，执行步骤S7；若未接收到反馈信号，执行步骤S8；S7：从时钟线发送从设备的地址；S8：判断是否接收到从设备的确认信号；若是，执行步骤S9；若否，当接收到时钟线地址请求信息时，执行步骤S7；S9：发起对应I2C地址通信；同时判断时钟线是否收到请求地址信息；若是，执行步骤S10；若否，所有从设备地址设置完成。S10：主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤S8。
本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信。总线可以用于电子设备与传感器之间的信息传输。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：S1：检测I2C线路的状态；当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤S1；当线路空闲时，执行步骤S2；S2：主设备发送时钟信号；S4：判断时钟是否正常识别；若是，执行步骤S6；若否，执行步骤S5；S5：输出主设备异常的提示信息。S6：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，执行步骤S7；若未接收到反馈信号，执行步骤S8；S7：从时钟线发送从设备的地址；S8：判断是否接收到从设备的确认信号；若是，执行步骤S9；若否，当接收到时钟线地址请求信息时，执行步骤S7；S9：发起对应I2C地址通信；同时判断时钟线是否收到请求地址信息；若是，执行步骤S10；若否，所有从设备地址设置完成。S10：主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤S8
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令使计算机执行上述方法实施例所提供的方法，例如包括：S0：在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；分配前设置寄存器地址为空，并且设置断电消失；S1：检测I2C线路的状态；当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤S1；当线路空闲时，执行步骤S2；S2：主设备发送时钟信号；S4：判断时钟是否正常识别；若是，执行步骤S6；若否，执行步骤S5；S5：输出主设备异常的提示信息。S6：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈信号，执行步骤S7；若未接收到反馈信号，执行步骤S8；S7：从时钟线发送从设备的地址；S8：判断是否接收到从设备的确认信号；若是，执行步骤S9；若否，当接收到时钟线地址请求信息时，执行步骤S7；S9：发起对应I2C地址通信；同时判断时钟线是否收到请求地址信息；若是，执行步骤S10；若否，所有从设备地址设置完成。S10：主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤S8。尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，应用于I2C器件构成的系统，所述系统包括主设备和从设备，所述方法包括如下步骤：
主设备发送时钟信号；
当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；
当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信。
2.根据权利要求1所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，主设备发送时钟信号的步骤之前包括：
检测I2C线路的状态；
当线路忙时，等待第一时间阈值后，执行步骤：检测I2C线路的状态；
当线路空闲时，执行步骤：主设备发送时钟信号。
3.根据权利要求2所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，主设备发送时钟信号的步骤之后还包括：
判断时钟是否正常识别；
若是，执行步骤：判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若否，输出主设备异常的提示信息。
4.根据权利要求3所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号的步骤包括：
判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；
若接收到反馈信号，执行步骤：从时钟线发送从设备的地址；
若未接收到反馈信号，判断是否接收到从设备的确认信号。
5.根据权利要求4所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，判断是否接收到从设备的确认信号的步骤包括：
判断是否接收到从设备的确认信号；
若是，发起对应I2C地址通信；
若否，当接收到时钟线地址请求信息时，从时钟线发送从设备的地址。
6.根据权利要求5所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，发起对应I2C地址通信的步骤包括：
发起对应I2C地址通信，同时判断时钟线是否收到请求地址信息；
若是，主设备发送地址加1，进行下一次通信，执行步骤：判断是否接收到从设备的确认信号；
若否，所有从设备地址设置完成。
7.根据权利要求6所述的实现自动分配地址的通信方法，其特征在于，该方法还包括：
在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；
分配前设置寄存器地址为空，并且设置断电消失。
8.一种实现自动分配地址的通信系统，其特征在于，包括I2C器件，在I2C器件中集成用来存储I2C地址的地址分配寄存器；所述I2C器件包括主设备和从设备；
主设备，用于发送时钟信号；当时钟信号正常识别时，判断是否接收到从设备反馈的拉低两个周期的时钟信号；若接收到反馈的时钟信号，从时钟线发送从设备的地址；当接收到两个周期的高电平信号时从设备地址设备成功，发起通信；
从设备，用于接收主设备发送的I2C地址并存储到地址分配寄存器；地址设备完成后，拉高时钟线两个时钟周期。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项权利要求所述的实现自动分配地址的通信方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一项权利要求所述的实现自动分配地址的通信方法。
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CN117544598A (zh) * 2024-01-03 2024-02-09 成都电科星拓科技有限公司 一种i2c总线地址自动分配方法
CN117544598B (zh) * 2024-01-03 2024-03-29 成都电科星拓科技有限公司 一种i2c总线地址自动分配方法

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