CN1456982A

CN1456982A - 一种具防锁死装置的串行信道多任务器

Info

Publication number: CN1456982A
Application number: CN 02119257
Authority: CN
Inventors: 李志坚
Original assignee: Inventec Corp
Current assignee: Liu Li; Wang Fang; Xu Yafei
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-19
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: CN1220147C

Abstract

本发明公开了一种具防锁死装置的串行信道多任务器，包含了一个串行信道多任务器与一个重置单元；用于以串行信道多任务器连接一个具有一中央处理单元和一串行信道控制单元的系统与多个串行信道组件；重置单元连接中央处理单元和串行信道多任务器，当串行信道组件与串行信道多任务器及串行信道控制单元的联机断路时，串行信道控制单元即发出一讯号至中央处理单元以送出一断路讯号至重置单元，重置单元即送出一重置讯号至串行信道多任务器而使得串行信道多任务器与正常的串行信道组件及串行信道控制单元恢复连接。

Description

一种具防锁死装置的串行信道多任务器

技术领域

本发明属于一种串行信道多任务器，特别是涉及一种具防锁死装置的串行信道多任务器。

背景技术

I2C(Inter Integrated Circuit)为用于集成电路(IC)之间的总线。由于传统的并行总线采取平行的架构，所以，IC之间的接线较多，且需要译码电路，因此较为复杂。同时，较多的接线也会产生较大的电磁干扰。于是，两线式的序列总线I2C即成为解决上述问题的可行方案。

由于I2C具有许多优点，例如，不需复杂的译码电路，数据传输的协议可用软件规划而具高度弹性，将IC移除或增加都不会影响元系统的各组件，除错、维修都很容易等等。于是，目前其被应用在具有包含微控制器及其它外围的系统与具有多重主机(multi-master)的系统等等。

然而，为了要让不同的I2C组件能够彼此连接，特别是，用在一个主机，多个I2C组件的系统时，就必须要能辨认不同的I2C组件。目前，辨认不同I2C组件的方式，系运用寻址的方式。不过，如果遇到I2C组件的地址相同时，就必须运用多任务器来加以切换，此多任务器本身也是I2C组件的一种。

如图1所示，其为目前运用I2C多任务器20以作为I2C主控单元10与其它I2C组件(I2C第一元件30、I2C第二元件40与I2C第三元件50)的应用示意图。在图1中，I2C主控单元10也可直接与I2C第四元件60、I2C第五元件70连接。通过I2C多任务器20的切换，I2C主控单元10将可与更多的I2C组件相连接。

不过，当I2C主控单元10经由I2C多任务器20所选择的I2C信道因不明原因短路时，则会发生I2C主控单元10连至I2C多任务器20与I2C组件发生短路。也就是说，I2C主控单元10将无法再通过经由I2C多任务器20的总线A控制与I2C多任务器20连接的I2C组件。所以，有必要提出一套适当的解决方案来防止这种问题的发生。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具防锁死装置的串行信道多任务器。

本发明的另一个目的在于提供一种具防锁死装置之串行信道多任务器，其连接一系统与多个I2C组件，系统包含了一中央处理单元(CPU)和一I2C控制单元。

为了实现上述目的，本发明包含了：I2C多任务器与重置单元；其中，I2C多任务器用来选择I2C组件中的一个以连接I2C控制单元；并且，重置单元与CPU及I2C多任务器相连接当形成通路的I2C组件与I2C多任务器及I2C控制单元断路时，I2C控制单元发出一讯号至CPU以送出一断路讯号至重置单元，重置单元即送出一重置讯号至I2C多任务器，以重新联机I2C多任务器与其它正常的I2C组件的一及I2C控制单元。

重置单元则可至少由一个开关单元和一个放大单元组成；其中，开关单元与电源和I2C多任务器相连接，用以切换电源及I2C多任务器之连接；放大单元的输入端与CPU相连接，其输出端与开关单元之触发端相连接，用以接收由CPU所传送之断路讯号并加以放大，以触发开关单元为开，进而使电源送出重置讯号。

在具体实作上，开关单元可用MOS开关组件，而放大单元可用晶体管。

此外，本发明亦可于重置单元增设一I2C总线资料讯号检测器与一I2C总线时脉讯号检测器和一I2C总线排程，并运用I2C总线的数据线连接至I2C总线数据讯号检测器，而I2C总线的时钟线连接至I2C总线时钟讯号检测器。最后，I2C总线排程再依据数据讯号与时钟讯号的正常与否来作为原先激活重置讯号的讯号发出端并将I2C总线出错的讯号送至CPU。

下面结合附图和最佳实施例进一步详细说明有关本发明的特征与实际效果。

附图说明图1为现有的串行信道多任务器的应用示意图；图2为本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器的功能方块图；图3为本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器的第一具体实施例；图4为本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二实施例的功能方块图；图5为本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二具体实施例的第二重置单元具体线路图；及图6为本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二具体实施例的判断流程图。

具体实施方式

比较图2与图1可发现，本发明的具防锁死装置之串行信道多任务器，系通过于系统当中增加一个重置单元90组件，来达到I2C多任务器20防锁死的目的。例如，I2CI2C第一元件30与I2C多任务器20之间的信道发生短路时，此信道即形成断路而无法使用(锁死)，而造成I2C多任务器20与I2C主控单元10的联机完全中断。因此，在尚未查出此短路发生的原因前，可通过本发明的重置单元90，让系统I2C主控单元10重新透过I2C多任务器20与其它的I2C组件，如I2C第二元件40、I2C第三元件50加以联机。

所以，即使在未排除发生锁死状况下，通过本发明的设计，即可通过中央处理单元80于切断电源后，所传送的I2C多任务器20断路讯号至重置单元90；重置单元90在接获此断讯的讯号后，即送出一重置讯号让I2C多任务器20重新激活。最后，I2C主控单元10即可通过I2C多任务器20再度与正常的I2C组件，I2C第二元件40、I2C第四元件50重新联机。

在图2中的重置单元90的具体电路，请参考图3，本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器的第一具体实施例。事实上，重置单元90可采用一般的设计，也就是，至少以一个放大单元、一个开关单元来制作。具体的做法可参考图3。

如图3所示，在重置单元90当中，本发明采用了电阻R1、R2、R3，与晶体管Q1(用作放大单元)、MOS开关S1(开关单元)和二极管D1共同组成重置单元90。其中，二极管D1的N极与MOS开关S1的汲极(D)并接而连到电源端二极管D1的P极则与MOS开关S1的源极(S)并接而连到I2C多任务器20。MOS开关S1的基极(G)则连接到电阻R2、R3；电阻R3的另一端则连接至晶体管Q1的集极；电阻R2的另一端则连至电源与MOS开关S1的汲极(D)。电阻R1的一端则连接到电源与电阻R2和MOS开关的汲极(D)，另一端则连结到晶体管Q1的基极与中央处理单元80的I2C多任务器20断路输出接口。最后，晶体管Q1的射极则接地(GND)。

所以，MOS开关S1平时阻断电源与I2C多任务器20，只有在需要重置时，才变为开路，而将电源供给到I2C多任务器20。

于是，在正常状况下，MOS开关S1为关闭。一旦I2C多任务器20与I2C组件之间的连接发生不明原因的失灵状况，进而导致期间的通路阻断而形成锁死的现象时，中央处理单元(CPU)80将会经由I2C控制单元10而感测到此通路的不连结状况。遇到此一情况，中央处理单元80将会输出一个I2C多任务器20断路的讯号。由于此I2C多任务器20的断路讯号的输出端连接至重置单元90的输入端，也就是晶体管Q1的基极端。所以，I2C多任务器20断路的讯号，可通过晶体管Q1的放大，进而通过电阻R3将放大的讯号传至MOS开关S1的基极(G)，而使得MOS开关导通。最后，电源即可通过MOS开关S1，将高电位传至I2C多任务器20，而将I2C多任务器20重置。

一旦I2C多任务器20恢复正常，亦即，I2C多任务器20与其它可运作的I2C组件形成通路时，中央处理单元80即不输出I2C多任务器20断路讯号。于是，MOS开关S1恢复为关闭的状态(正常状态)。

此外，请参考图4~6，本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二实施例。第二实施例系以I2C数据(data)及时钟(Clock)讯号来检测，经由一算法可得知I2C总线锁死。如此，本发明的装置，除了可重置I2C信道多任务器外，还可通知中央处理单元发生的状况。如此，可避免因中央处理单元找不到I2C组件而以为I2C总线锁死。

首先，请参考图4，本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二实施例的功能方块图。与图2相比较可发现，第二具体实施例与第一具体实施例的差别在于第二重置单元90a与重置单元90(图2」的线路配置。第二重置单元90a的输入为I2C数据线与I2C时钟线，因此，第二重置单元90a的输入讯号为数据讯号与时钟讯号两者。并且，第二重置单元90a有一个输出，其为I2C总线发生故障的警示讯号输出至中央处理单元80。

接着，图5则说明了第二重置单元的具体线路。为了要达到警示讯号的产生，本发明的第二具体实施例运用了I2C总线的数据线与时钟线的检测。因此，分别增加了I2C总线数据讯号侦测器92与I2C总线时钟讯号检测器93，并且，通过I2C总线排程91来作警示讯号发出与否的判断以及I2C总线异常而激活重置机制开启的动作。

如何让I2C总线排程91作I2C总线故障的判断？请参考图6，本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器第二具体实施例的判断流程图。由于在正常的运作状况时，时钟线与数据线会来回作低准位(电压)与高准位的切换。如果异常时，则会成为高准位，因此，可具以为判断标准。首先，判断是否数据线为低准位且时钟线为高准位(步骤610)，如果是，则依据一额定时间来判定是否时脉线为高准位超过计时(步骤640)，如果是的话，则表示I2C总线死锁(步骤660)。此为其中一种状况。另一种可能的情形是，步骤610的状况是否定的，接着判断是否时脉线为低准位且资料线为高准位(步骤620)，如果是，则依据上述的额定时间来判定是否数据线为高准位超过计时(步骤630)，如果是的话，则表示I2C总线锁死(步骤660)。

反过来，如果上述的情形都否，也就是时钟线与数据线有持续地作高低准位的切换，则表示I2C总线正常(步骤650)。也就是，当数据线为低准位且时脉线为高准位(步骤610)，且于步骤640中的时脉线高准位未超过计时者，则判断为I2C总线正常(步骤650)。而在步骤620的情形则为时钟线与数据线均为低准位，因此判断其为I2C总线正常(步骤650)。而步骤630则为数据线高准位未超过计时，亦即，I2C总线正常(步骤650)。

因此，通过第二具体实施例的运作，本发明除了可发出重置讯号外，亦可通知中央处理单元I2C锁死的状况。其中，I2C总线排程可运用PLD(可程序逻辑组件)来烧录。

通过运用本发明的具防锁死装置的串行信道多任务器，将可在运用I2C多任务器时，不致因为单一的I2C组件与I2C多任务器之间的通路断绝，而影响其它可运作的I2C组件的运作。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的专利保护范围应以本发明的权利要求书所确定的保护范围为准。

Claims

1.一种具防锁死装置的串行信道多任务器，系连接一具有中央处理单元和串行信道控制单元的系统与多个串行信道组件，其特征在于包含：

串行信道多任务器(I2C MUX)，用以选择该多个串行信道组件之一以连接该串行信道控制单元；及

重置单元，与该中央处理单元及该串行信道多任务器相连接，当该经选择之串行信道组件与该串行信道多任务器及该串行信道控制单元之联机断路时，该串行信道控制单元发出讯号至该中央处理单元以送出断路讯号至该重置单元，该重置单元即送出重置讯号至该串行信道多任务器以重新联机该串行信道多任务器与正常的该多个串行信道组件之一及该串行信道控制单元。

2.如根据要求1所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该重置单元包含：

一开关单元，与一电源和该串行信道多任务器相连接，用以切换该电源及该串行信道多任务器之连接；

一放大单元，其输入端与该中央处理单元相连接，其输出端与该开关单元之触发端相连接，用以接收由该中央处理单元所传送的该断路讯号并加以放大，以触发该开关单元为开，进而使该电源送出该重置讯号；

一第一电阻，连接于该电源与该放大单元之输入端；

一第二电阻，连接于该电源与该开关单元之触发端；及

一第三电阻，连接于该开关单元之触发端与该放大单元之输出端。

3.如权利要求2项所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其持征在于：该开关单元为一金氧半导体(MOS)开关组件。

4.如权利要求2或3所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该金氧半导体(MOS)开关组件和汲极连接于该电源，其源极连接于该重置单元，且其基极连接于该第二电阻与该第三电阻。

5.如权利要求2或3所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该金氧半导体更并联有一二极管，其N极连接于该电源，其P极连接于该串行信道多任务器。

6.如权利要求2所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该放大单元为一晶体管。

7.如申请专利范围第2或5项所述之具防锁死装置之串行信道多任务器，其特征在于：该晶体管的集极连接于该第三电阻，其基极连接于该第一电阻与该中央处理单元，且其射极接地。

8.一种具防锁死装置的串行信道多任务器，系连接一具有中央处理单元和串行信道控制单元的系统与多个串行信道组件，包含：

重置单元，与该中央处理单元及该串行信道多任务器相连接，当该经选择的串行信道组件与该串行信道多任务器及该串行信道控制单元的联机断路时，该重置单元发出断路讯号至该中央处理单元并送出重置讯号至该串行信道多任务器以重新联机该串行信道多任务器与正常的该多个串行信道组件之一及该串行信道控制单元。

9.如权利要求8所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该重置单元包含：

一开关单元，与一电源和该串行信道多任务器相连接，用以切换该电源及该串行信道多任务器的连接；

一放大单元，其输出端与该开关单元的触发端相连接，用以接收该断路讯号并加以放大，以触发该开关单元为开，进而使该电源送出该重置讯号；

一第一电阻，连接于该电源与该放大单元之输入端；

一第二电阻，连接于该电源与该开关单元之触发端；

一第三电阻，连接于该开关单元的触发端与该放大单元的输出端；

一串行信道总线数据讯号检测器，与该串行信道总线的数据线相连接；

一串行信道总线时钟讯号检测器，与该串行信道总线的时钟线相连接；及

一串行信道总线排程单元，其输入端分别与该串行信道总线数据讯号侦测器、该串行信道总线时钟讯号检测器的输出端相连接，其两输出端分别与该放大器的输入端及该中央处理单元相连接，用以当该数据线与该时钟线输出异常时输出该断路讯号至该中央处理单元与该放大单元。

10.如权利要求9所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该开关单元为一金氧半导体(MOS)开关组件。

11.如权利要求9或10所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该金氧半导体(MOS)开关组件的汲极连接于该电源，其源极连接于该重置单元，且其基极连接于该第二电阻与该第三电阻。

12.如权利要求9或10所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该金氧半导体更并联有一二极管，其N极连接于该电源，其P极连接于该串行信道多任务器。

13.如权利要求9所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该放大单元系为一晶体管。

14.如权利要求9或13所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该晶体管的集极连接于该第三电阻，其基极连接于该第一电阻与该串行信道总线排程单元，且其射极接地。

15、如权利要求9所述的具防锁死装置的串行信道多任务器，其特征在于：该串行信道总线排程单元为一可程序逻辑组件(PLD)。