CN1567278A - 内部集成电路总线访问控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种内部集成电路总线访问控制系统，其中CPU与各设备通过内部集成电路(I2C)总线进行通讯，对于I2C总线地址相同的设备，先分为不同的组，同一组设备采用同一条数据信号线(SDA)进行连接，每组中的不同设备分别对应连接到相同的若干条时钟信号线(SCL)上，CPU对寄存器进行设置，从而通过逻辑器件内的三态驱动器控制各设备SCL的通断，通过模拟开关控制各设备SDA的通断，CPU在设备的SCL和SDA同时开通时，可对该设备进行访问。本发明提供了一种简单可靠且成本低廉的I2C总线访问控制系统，实现了对单板上I2C总线地址相同设备的唯一命中访问。
Description
技术领域
本发明涉及电数字数据处理，尤其涉及一种CPU通过内部集成电路(I2C)总线对设备进行访问的控制系统。
背景技术
随着城域网和企业网等宽带网络的蓬勃发展，多光口、全光口的以太网交换机市场需求逐渐增大，为了满足市场组网的实际需求，解决当前多光口、全光口以太网交换机的光口配置(多模、单模、中距离、长距离)不灵活的问题，多光口、全光口以太网交换机光接口类型必将从MTRJ、小型SFF(Small Form Factor)走向小型可插拨SFP(SmallForm-factor Pluggable)的形式。由于SFP为可插拔形式，是一种标准协议的光接口模块，因而有利于器件选型，降低器件成本，也有利于光口灵活配置，使资源利用充分，不会出现40公里的光口用在10公里的使用场合的情况。
SFP虽然配置灵活，但管理比较复杂，SFP光模块带有内部集成电路(I2C)总线，为了有效识别和管理每个端口设备，交换机软件和网管系统必须通过这个I2C串行控制总线来控制每个端口。目前在同一块单板上使用多个相同ID号的SFP光模块时，由于没有外部地址引脚区分，因而无法实现对I2C总线地址相同的设备的控制。但随着SFP光口设备的发展，一块单板上会有很多相同ID号的SFP光模块，因此相对原来MTRJ和SFF的多光口、全光口设备而言，必须设计一种新的I2C总线控制访问方式来对具有相同ID号的多个SFP光模块进行唯一命中访问。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术无法访问I2C总线地址相同的设备的不足，提供一种简单可靠且成本低廉的内部集成电路(I2C)总线访问控制系统，实现对单板上I2C总线地址相同的设备的唯一命中访问。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种内部集成电路总线访问控制系统，其中CPU与各设备通过内部集成电路(I2C)总线进行通讯，其特征在于：对于I2C总线地址相同的设备，分别对所述的I2C总线的时钟信号线(SCL)和数据信号线(SDA)的通断进行控制，CPU在设备的SCL和SDA同时开通时，可对该设备进行访问。
所述I2C总线地址相同的设备与CPU之间的SCL通过逻辑器件内的三态驱动器连接，并通过三态驱动器控制各设备SCL的通断。
所述I2C总线地址相同的设备与CPU之间的SDA通过模拟开关连接，并通过模拟开关控制各设备SDA的通断。
所述的逻辑器件内还设有寄存器，CPU通过对该寄存器相应比特位进行设置来控制所述的三态驱动器或模拟开关，从而控制CPU与各设备之间的SCL或SDA的通断。
所述寄存器由CPU通过本地总线(LOCAL BUS)进行设置。
所述I2C总线地址相同的设备可分为不同的组，每组中的不同设备采用同一条SDA和不同的若干条SCL进行连接。
所述的I2C总线地址相同的设备为小型可插拔(SFP)光模块。
对于I2C总线地址不相同的设备，CPU可以直接通过协议包头发送的不同地址对各设备进行访问。
所述的I2C总线地址不相同的各个设备具有相同的SCL和SDA通道，该SCL与CPU的SCL通过逻辑器件驱动形成永久连接，该SDA与CPU的SDA通过模拟开关形成可选通性连接。
所述的I2C总线地址不相同的设备为监控器、温度传感器或实时时钟。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种新型的I2C总线访问控制系统，实现了对单板上I2C总线地址相同设备的唯一命中访问，能方便有效地进行大量I2C总线设备的控制，使得以太网交换机中可以对具有相同ID号的多个SFP光模块进行唯一命中访问，而且实现方法简单可靠、成本低廉。
附图说明
图1为本发明内部集成电路总线访问控制系统原理示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
在同一块单板上，CPU可与实时时钟、监控器、温度传感器及12个SFP光模块进行通讯，从而实现故障、监控等信息的交换，CPU与上述外围器件的通讯可通过I2C总线进行。
如图1所示为本发明原理示意图，I2C总线由一条时钟信号线SCL和一条数据信号线SDA构成，由于12个SFP光模块的I2C总线的地址都是0000000B，I2C总线地址不可区分，而实时时钟、监控器、温度传感器为I2C总线地址可区分设备。将全部I2C设备按照串行数据总线SDA复用标准划分为4组，分组1到分组3为SFP光模块，每组中有4个SFP光模块；分组4是I2C地址可区分的设备组。由于CPU可对I2C地址可区分的设备通过协议包头发送的不同地址进行访问，因而分组4通过同一条SCL5和SDA4连接。对于分组1-3，每组SFP光模块采用同一条SDA和不同的SCL进行连接，各组的SDA分别为SDA1、SDA2、SDA3，每组中的不同SFP光模块分别对应连接到SCL1、SCL2、SCL3、SCL4上。
各设备的SCL串行时钟线通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)的驱动挂在CPU的SCL时钟线上，其中SCL5是永久选通挂在主设备CPU上的，其它4路时钟可以通过CPLD内的I2C总线控制寄存器控制CPLD内的三态驱动器而选通驱动。
由于数据线是双向的，各设备组的SDA数据线经过模拟开关的隔离挂在CPU的SDA上，4个设备组可采用四路模拟开关，每个SDA通路都可通过CPLD内的I2C总线控制寄存器单独设定开通或断开状态。通过模拟开关进行隔离可以很好地解决了集电极开路电路的双向驱动问题。
I2C总线控制寄存器采用8比特寄存器，高位4个比特控制模拟开关，低位4个比特控制三态驱动器，CPU根据访问意图通过本地总线(LOCAL BUS)接口先设置这个控制寄存器，如下表所示，可通过对寄存器的如下设置实现对各设备的控制(这里以高电平有效)：
| Y[7] | Y[6] | Y[5] | Y[4] | Y[3] | Y[2] | Y[1] | Y[0] | 选择控制结果 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 分组1中的SFP1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 分组1中的SFP2 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 分组1中的SFP3 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 分组1中的SFP4 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 分组2中的SFP1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 分组2中的SFP2 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 分组2中的SFP3 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 分组2中的SFP4 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 分组3中的SFP1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 分组3中的SFP2 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 分组3中的SFP3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 分组3中的SFP4 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 分组4 |
这样，CPU通过对CPLD里I2C总线控制寄存器的设置来访问不同分组和不同SFP模块，实现了对12个光模块的唯一命中访问。
如果将SDA通道的选择当成行地址选择，而将SCL通道的选择当成列地址选择，本发明采用行列地址译码选中多个或者大量的具有相同的I2C总线地址的设备来达到唯一访问的目的。本实施例中，SFP光模块数量为12个，以SDA数据线进行划分可不限于分为3组，还可以分成2至6组形式来具体实现；而且SFP这类I2C总线地址都相同的设备在一块单板上可能有24个或者其他数量，以24个SFP来说，以SDA数据线来进行划分可分成2至12组，不过这里3、4、6、8组是较为合理的，这时对应的时钟分组便是8、6、4、3组；其他数量的这种类型的设备也可以如此类推，当然，I2C总线地址相同的设备并不限于SFP光模块。
本领域技术人员不脱离本发明的范围和精神，可以有多种变形方案实现本发明，所附的权利要求包括这些变形。
Claims (10)
1、一种内部集成电路总线访问控制系统，其中CPU与各设备通过内部集成电路(I2C)总线进行通讯，其特征在于：对于I2C总线地址相同的设备，分别对所述的I2C总线的时钟信号线(SCL)和数据信号线(SDA)的通断进行控制，CPU在设备的SCL和SDA同时开通时，可对该设备进行访问。
2、根据权利要求1所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述I2C总线地址相同的设备与CPU之间的SCL通过逻辑器件内的三态驱动器连接，并通过三态驱动器控制各设备SCL的通断。
3、根据权利要求2所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述I2C总线地址相同的设备与CPU之间的SDA通过模拟开关连接，并通过模拟开关控制各设备SDA的通断。
4、根据权利要求2或3所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述的逻辑器件内还设有寄存器，CPU通过对该寄存器相应比特位进行设置来控制所述的三态驱动器或模拟开关，从而控制CPU与各设备之间的SCL或SDA的通断。
5、根据权利要求4所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述寄存器由CPU通过本地总线(LOCALBUS)进行设置。
6、根据权利要求4所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述I2C总线地址相同的设备可分为不同的组，每组中的不同设备采用同一条SDA和不同的若干条SCL进行连接。
7、根据权利要求6所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述的I2C总线地址相同的设备为小型可插拔(SFP)光模块。
8、根据权利要求1所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：对于I2C总线地址不相同的设备，CPU可以直接通过协议包头发送的不同地址对各设备进行访问。
9、根据权利要求8所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述的I2C总线地址不相同的各个设备具有相同的SCL和SDA通道，该SCL与CPU的SCL通过逻辑器件驱动形成永久连接，该SDA与CPU的SDA通过模拟开关形成可选通性连接。
10、根据权利要求8或9所述的内部集成电路总线访问控制系统，其特征在于：所述的I2C总线地址不相同的设备为监控器、温度传感器或实时时钟。
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