CN1534500A - 使用集成电路间总线为接口的电子系统及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

一种使用集成电路间总线(I²C总线)为接口的电子系统及其数据传输方法，包括一集成电路间总线；多个从属装置，耦接至该集成电路间总线，且该多个从属装置具有相同的一I²C地址；一主控装置，耦接至该集成电路间总线，用以接收及发送数据；以及一选择器，耦接该集成电路间总线及该主控装置，具有多个输出端分别耦接至该多个从属装置，从该多个从属装置中选出一个，以配合该主控装置进行数据传输。

Description

使用集成电路间总线为接口的电子系统及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种电子系统，尤其涉及一种使用集成电路间总线(I²C总线)接口来传输数据的电子系统及其数据传输方法。

背景技术

I²C(Inter-Integrated Circuit)总线为一种现有工业标准序列总线，用于一计算机装置或其它电子系统中，实现多个集成电路或芯片间的连接及数据传输。标准的集成电路间总线具有两条线，一条为SDA(串行数据)信号线用以传输开始(start)、地址(address)、数据(data)、控制(control)、确认(acknowledge)及停止(stop)等信号，以及一条为SCL(串行时钟)信号线，用以传输时钟脉冲(clock)。

简单地说，总线主控组件(master)要进行数据传输时，会传输一个独特的开始位(start bit)，就是在SCL信号线为高电位的同时，SDA信号线会由高电位变低电位，而SCL信号线经一小段时间后会变成低电位。并且，开始位后续会接着8位(bit)的地址及读/写信息，且后续的8位中含有7个地址位以及1读/写位。在这些地址及读/写位传输之后，被寻址到的从属组件(slave)会响应一个确认位。因此，主控组件与被寻址到的从属组件就可以进行数据的传输。一般来说，计算机或其它电子系统，通常限制最多具有8个相同型号的芯片连接到一个集成电路间总线。

请参考图1，图1是现有技术中利用集成电路间总线接口来进行数据传输的电子系统，当主控组件110要和从属组件120通过I²C接口150进行数据传输时，主控组件110会产生一个起始状态，将I²C起始信号(start)送到SDA信号线上所有的从属组件120、130及140。为了响应该起始信号，从属组件120、130及140会听从各自本身的地址。在起始状态后的下一个时钟周期开始，主控组件110传输一个地址信号(含有支持I²C接口协议的从属组件120的唯一地址)。于是没有被上述地址信号所指名到的从属组件130及140都会闲滞，同时被指名到的从属组件120发送一确认位信号于SDA信号线上，告知主控组件110可以传输数据信号了，并开始等待数据。

从属组件120在每次接收完一字节的数据信号后，会在SDA信号线上输出一个确认信号(acknowledge)，告知主控组件110数据已经收到。一旦I²C数据信息的传输已经完成，主控组件110产生一停止状态并沿着SDA信号线将停止信号传送至所有的从属组件120、130及140。当所有耦接于集成电路间总线的从属组件120、130及140接收到停止信号后，立即开始监视集成电路间总线是否有下一个起始状态。

上述起始状态，就是当SCL信号线为高电位时，SDA信号线由高电位变为低电位，而SCL信号线经一小段时间后会变成低电位；而停止状态，就是当SDA信号线为低电位时，SCL信号线由低电位变成高电位，而SDA信号线经一小段时间也变成高电位。

然而，若所有的从属组件在出厂时便具相同I²C地址时，主控组件一次将会激活一个以上的从属组件进行数据传输，因此，将造成主控组件无法与集成电路间总线上的从属组件进行数据传输。或者是说，必须要使用多组的总线来分离具有相同I²C地址的从属组件，但这样又会造成成本的增加。

综上可知，所述现有技术的使用集成电路间总线接口来进行数据传输的电子系统，在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的主要目的在于，提供一种使用集成电路间总线接口来数据传输的电子系统，其中主控装置可以与具有相同I²C地址的多个从属装置进行数据传输。

此外，本发明的另一目的在于，提供一种主控装置与多个具有相同I²C地址的电子装置的数据传输方法。

本发明提供一种使用集成电路间总线为接口的电子系统，包括一集成电路间总线；多个从属装置，耦接至该集成电路间总线，并且多个从属装置具有相同的一I²C地址；一主控装置，耦接至该集成电路间总线，用以接收及发送数据；以及一选择器，耦接该集成电路间总线及该主控装置，并具有多个输出端分别耦接至多个从属装置，用以选择多个从属装置中的一个，来配合所述主控装置进行数据传输。

本发明还提供另一种使用集成电路间总线为接口的电子系统，包括一集成电路间总线，具有一数据信号线以及一时钟脉冲信号线；多个从属装置，具有相同的一I²C地址，每个从属装置具有一第一端以及一第二端，其中所述第一端耦接至总线的数据信号线；一主控装置，具有一第一端、第二端分别耦接至集成电路间总线的数据信号线以及时钟脉冲信号线；一选择器，具有多个输出端分别耦接至多个从属装置的第二端，一输入端耦接至集成电路间总线的时钟脉冲信号线；其中当主控装置要进行数据传输时，该主控装置会输出一选择信号至该选择器，并且该主控装置会先拉低该数据信号线的电位，接着再拉低该时钟脉冲信号线的电位，而该选择器根据该选择信号，选择出多个从属装置中的一个，并且拉低被选择到的一从属装置的第二端的电位，致使被选择到的一从属装置与主控装置进行数据传输。

本发明并提供一种使用集成电路间总线为接口的数据传输方法，适用于一主控装置与多个具有相同I²C地址的从属装置，其中主控装置，具有一第一端、第二端分别耦接至该集成电路间总线的数据信号线以及时钟脉冲信号线，且每个从属装置各具有一第一端耦接至该集成电路间总线的数据信号线以及一第二端，所述数据传输方法，包括首先提供一选择器，具有多个输出端分别耦接至多个从属装置的第二端，一输入端耦接至该集成电路间总线的时钟脉冲信号线，以及一控制端。接着，当主控装置要进行数据传输时，该主控装置会输出一选择信号至该选择器的控制端，以及一起始信号至该集成电路间总线之上。最后，该选择器根据该选择信号及该起始信号，选择多个从属装置中的一个与该主控装置进行数据传输。

附图简要说明

下面结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1是现有使用集成电路间总线接口来进行数据传输的电子系统；

图2为本发明的电子系统的示意图；

图3为本发明的选择器的示意图；

图4为本发明中的选择器的另一示意图。

具体实施方式

下文，将详细描述本发明。

请参考图2所示，本发明提供一种利用主控装置通过集成电路间总线接口与具有相同I²C地址的多个从属装置进行数据传输的电子系统。

在本发明的电子系统中，多个从属装置20-1～20-4，耦接至集成电路间总线10，并且多个从属装置20-1～20-4均具有相同的一I²C地址，例如1111000h。另外，集成电路间总线10由一数据信号线SDA及一时钟脉冲信号线SCL所组成。主控装置30耦接至集成电路间总线10，用以接收及发送数据。一选择器40，耦接到集成电路间总线10及主控装置30，该选择器40具有多个输出端SCL1～SCL4分别耦接至多个从属装置20-1～20-4，以选出多个从属装置20-1～20-4的任一个，配合主控装置30以进行数据传输。

其中，当主控装置30进行数据传输时，主控装置30会输出一起始信号于集成电路间总线10之上及一选择信号SS至选择器40。因此，选择器40会根据该选择信号SS，在多个从属装置20-1～20-4中选出任一个，来接收起始信号并与主控装置30进行数据传输。

请参考图2及图3，选择器40由一解多任务器401及多个或门OR1～OR4所构成，解多任务器401具有多个输入端AI0、AI1，耦接主控装置30所输出的选择信号SS，及多个输出端AO0～AO3分别耦接至多个或门OR1～OR4的第一输入端。而多个或门OR1～OR4的第二输入端耦接至集成电路间总线10的时钟脉冲信号线SCL。而多个或门OR1～OR4的输出端SCL1～SCL4耦接至多个从属装置20-1～20-4。

在本发明的较佳实施例中，由于解多任务器401的控制端D接地，因此，解多任务器401根据来自主控装置30的选择信号SS所选择到的一个输出端，例如AO0会保持在低电位，而没被选择到的输出端，例如AO1～AO3，则会保持在高电位。也因为如此，或门OR2～OR4的输出端会一直保持在高电位，只有或门OR1的输出端SCL1的电位会随着集成电路间总线10的时钟脉冲信号线SCL变化。如图3中所示，解多任务器401可使用序号为74139的一TTL逻辑闸来实现，而多个或门OR1～OR4可使用序号为7432的一TTL逻辑闸来实现。

由于起始状态，是通过主控装置30在时钟脉冲信号线SCL为高电位时，将数据信号线SDA由高电位变低电位，经一小段时间后再将时钟脉冲信号线SCL变成低电位所产生。并且多个或门OR1～OR4的输出端SCL1～SCL4中只有一个随着时钟脉冲信号线SCL变化，其余的输出端会一直保持在高电位，只有一个从属装置会接收到主控装置30所产生的起始状态。因此，当主控装置30要进行数据传输时，选择器40根据来自主控装置30的选择信号，致使多个从属装置20-1～20-4中只有一个会接收到主控装置30输出于集成电路间总线10上的起始状态，并与主控装置30进行数据传输。

也就是说，多个或门的输出端SCL1～SCL4中，只有一个电位有可能会被拉低以构成起始状态，因而只有接收到起始状态的一从属装置会激活。被激活的从属装置会听从其本身的地址，如1111000h。起始状态后，开始下一个时钟周期，主控装置30会传输一个地址信号(1111000h)，于是被激活的从属装置会发送一确认位信号于数据信号线SDA上，告知主控装置30它已经准备好接收数据了，并开始等待数据。接着主控装置30便开始传输数据信号。

本发明还提供一种使用集成电路间总线为接口的数据传输方法，适用于一主控装置与多个具有相同I²C地址的从属装置，其中主控装置30，具有一第一端、第二端分别耦接至一集成电路间总线10的数据信号线SDA以及时钟脉冲信号线SCL，且每个从属装置20-1～20-4均具有一第一端以及一第二端，其中每个第一端耦接至集成电路间总线10的数据信号线SDA。

本发明的数据传输方法，包括首先，提供一选择器40，具有多个输出端SCL1～SCL4分别耦接至多个从属装置20-1～20-4的第二端，一输入端耦接至集成电路间总线10的时钟脉冲信号线SCL。

接着，当主控装置30要进行数据传输时，主控装置30会输出一选择信号SS至选择器40的控制端(AI0、AI1)，以及一起始信号至集成电路间总线10之上。

最后，选择器40根据所述选择信号SS及起始信号，在多个从属装置20-1～20-4中选出的一个，与主控装置30进行数据传输。由于选择器40会将多个从属装置20-1～20-4中，未被选择到的三个从属装置的第二端上的电位保持在高电位。所以只有被选到的从属装置的第二端上的电位，可以随着集成电路间总线10的时钟脉冲信号线SCL变化，因此，当主控装置30先拉低数据信号线SDA的电位，接着再拉低时钟脉冲信号线SCL的电位，以作为输出至集成电路间总线10上的起始信号，多个从属装置20-1～20-4只有一个会接收到一起始信号，进而与主控装置30进行数据传输。

因此，在本发明所提供的电子系统中，主控装置可以通过一集成电路间总线接口，与具有相同I²C地址的多个从属装置进行数据传输。且不用如现有技术一样，需要使用多个集成电路间总线来分离多个具有相同I²C地址的从属装置，因此系统的成本也可以降低。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1、一种使用集成电路间总线为接口的电子系统，其特征在于，通过一主控装置与具有相同I²C地址的多个从属装置进行数据传输，包括：

一集成电路间总线，具有一数据信号线以及一时钟脉冲信号线；

多个从属装置，均具有相同的一I²C地址，所述每个从属装置均具有一第一端以及一第二端，其中所述第一端耦接至所述集成电路间总线的数据信号线；

一主控装置，具有一第一端、第二端分别耦接至所述集成电路间总线的数据信号线以及时钟脉冲信号线；

一选择器，具有多个输出端分别耦接至所述多个从属装置的第二端，一输入端耦接至所述集成电路间总线的时钟脉冲信号线；

其中当所述主控装置要进行数据传输时，所述主控装置会输出一选择信号至所述选择器，并且所述主控装置会先拉低所述数据信号线的电位，接着再拉低所述时钟脉冲信号线的电位，而所述选择器根据所述选择信号，选择出所述多个从属装置的一个，并且拉低所述被选择到的一从属装置的第二端的电位，致使所述被选择到的一从属装置与所述主控装置进行数据传输。

2、根据权利要求1所述的使用集成电路间总线为接口的电子系统，其特征在于，所述选择器包括：

一解多任务器，具有多个输入端耦接所述选择信号，以及多个输出端；以及

多个或门，均具有一第一输入端耦接至所述解多任务器的多个输出端的一个，一第二输入端耦接至所述集成电路间总线的时钟脉冲信号线，以及一输出端耦接至所述多个从属装置中的一个的第二端。

3、根据权利要求2所述的使用集成电路间总线为接口的电子系统，其特征在于，所述解多任务器通过一TTL逻辑闸来实现。

4、根据权利要求2所述的使用集成电路间总线为接口的电子系统，其特征在于，所述多个或门通过一TTL逻辑闸来实现。

5、一种使用集成电路间总线为接口的数据传输方法，其特征在于，适用于一主控装置与多个具有相同I²C地址的从属装置，所述主控装置，具有一第一端、第二端分别耦接至一集成电路间总线的数据信号线以及时钟脉冲信号线，所述每个从属装置均具有一第一端以及一第二端，所述第一端耦接至所述集成电路间总线的数据信号线，所述数据传输方法，包括：

提供一选择器，具有多个输出端分别耦接至所述多个从属装置的第二端，一输入端耦接至所述集成电路间总线的时钟脉冲信号线，以及一控制端；

当所述主控装置要进行数据传输时，所述主控装置会输出一选择信号至所述选择器的控制端，以及一起始信号至所述集成电路间总线之上；以及

所述选择器根据所述选择信号及所述起始信号，从所述多个从属装置中选出任一个与所述主控装置进行数据传输。

6、根据权利要求5所述的使用集成电路间总线为接口的数据传输方法，其特征在于，所述主控装置先拉低所述数据信号线的电位，接着再拉低所述时钟脉冲信号线的电位，以作为输出至所述集成电路间总线上的所述起始信号。

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