CN202886893U - Pcb阻抗测试仪中基于iic总线的i/o口扩展模块 - Google Patents
Pcb阻抗测试仪中基于iic总线的i/o口扩展模块 Download PDFInfo
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Abstract
一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O（输入/输出）口扩展模块，其特征是包括微控制器（1）、EEPROM集成电路（2）、温度传感器集成电路（3）、第一I/O扩展集成电路（4）和第二I/O扩展集成电路（5）；所述EEPROM集成电路（2）、温度传感器集成电路（3）、第一I/O扩展集成电路（4）和第二I/O扩展集成电路（5）各自的串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）分别与微控制器（1）的两个I/O端口连接。该模块利用普通的微控制器（MCU）配以具有IIC总线接口的集成电路实现了PCB阻抗测试仪中I/O口的扩展，这样既满足了PCB阻抗测试仪中对I/O口数量的要求，也简化了电路，增加了可靠性，降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，主要用在PCB阻抗测试仪中。
背景技术
IIC（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
PCB阻抗测试仪中需要多个I/O口（以bit计算，1个口占1个bit）实施控制功能，它们是：
1.微控制器（MCU）与现场可编程门阵列（FPGA）之间的数据传输，其中数据线占16bit、控制线占8bit；
2.微控制器（MCU）对射频继电器的控制，占8bit；
3.微控制器（MCU）与EEPROM之间的数据传输，占3bit；
4.微控制器（MCU）通过温度传感器集成电路对于温度的检测，占2bit；
5.微控制器（MCU）对打印机的状态控制，占8bit；
目前，微控制器（MCU）应用很广，但是由于它们一般都没有IIC总线接口，从而限制了在这些微控制器系统中使用具有IIC总线接口的集成电路。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，目的在于利用IIC接口通讯规约使用微控制器的两根I/O口扩展为多个I/O接口，简化了阻抗测试仪电路设计，提高了阻抗测试仪稳定性和可靠性。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，包括微控制器1、EEPROM集成电路2、温度传感器集成电路3、第一I/O扩展集成电路4和第二I/O扩展集成电路5。所述EEPROM集成电路2、温度传感器集成电路3、第一I/O扩展集成电路4和第二I/O扩展集成电路5各自的串行数据线SDA和串行时钟线SCL分别与微控制器1的两个I/O端口连接。
所述第一I/O扩展集成电路4通过功率放大器6连接射频继电器7。
所述第二I/O扩展集成电路5连接现场可编程门阵列9和打印机8。
利用带有软件模拟IIC总线通讯规约的微控制器做主控机；利用具有IIC总线接口的集成电路做从控机以扩展I/O口的数量；利用功率放大器扩展I/O口的驱动能力。
将具有IIC接口的集成电路的串行数据线SDA和串行时钟线SCL，挂接在所述微控制器（MCU）的两根I/O口上。利用所述微控制器（MCU）构成具有IIC总线通讯接口的固件，对具有IIC总线接口的集成电路进行操作，从而实现扩展I/O口功能。由于具有IIC总线接口的集成电路的驱动能力有限，对于驱动射频继电器还需要增加功率放大器，故本实用新型增加了功率放大器以增强扩展I/O口的驱动能力。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提出的PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，系利用微控制器（MCU）配以具有IIC总线接口的集成电路实现了扩展其I/O口的数量的需求，简化了阻抗测试仪的电路，降低了成本。
附图说明
图1 本实用新型的阻抗测试仪IIC总线扩展模块示意图
图2 本实用新型的IIC总线起始条件和停止条件示意图
图中：1为微控制器、2为EEPROM集成电路、3为温度传感器集成电路、4为第一I/O扩展集成电路、5为第二I/O扩展集成电路、6为功率放大器、7为射频继电器、8为打印机、9为现场可编程门阵列。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1，一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，包括微控制器（MCU）1、EEPROM集成电路（电可擦可编程只读存储器集成电路）2、温度传感器集成电路3、第一I/O扩展集成电路4和第二I/O扩展集成电路5。所述EEPROM集成电路2、温度传感器集成电路3、第一I/O扩展集成电路4和第二I/O扩展集成电路5各自的串行数据线SDA和串行时钟线SCL分别与微控制器（MCU）1的两个I/O端口连接。
第一I/O扩展集成电路4通过功率放大器6连接射频继电器7
第二I/O扩展集成电路5连接现场可编程门阵列（FPGA）9和打印机8。
利用带有软件模拟IIC总线通讯规约的微处理器1做主控机；利用具有IIC总线接口的集成电路做从控机以扩展I/O口的数量；利用功率放大器以扩展I/O口的驱动能力。
将具有IIC接口的集成电路的串行数据线SDA和串行时钟线SCL，挂在所选微控制器1的两根I/O口上。利用所述微控制器1构成具有IIC总线通讯接口的固件，对具有IIC总线接口的集成电路进行操作，从而实现扩展功能。由于具有IIC总线接口的集成电路的驱动能力有限，对于驱动射频继电器还需要增加功率放大器，故本实用新型增加了功率放大器以增强扩展I/O口的驱动能力。
微控制器1通过其定义的IIC总线，挂接2片I/O扩展集成电路、1片EEPROM集成电路和1片温度传感器集成电路，这样对于射频继电器和打印机的控制以及与FPGA的数据传输，都可以直接连接至I/O扩展集成电路上，从而节省了微控制器的I/O口数量。其中1片I/O扩展集成电路后面再级联1片功率放大器用于驱动射频继电器。按IIC总线规范，其串行数据线SDA和串行时钟线SCL必须各自接上拉电阻。
图1为PCB阻抗测试仪中各IIC接口的器件连接，以微控制器1为主控机，挂接多个IIC的器件作为从控机，形成单主多从的多机通信结构。
如图2，在IIC总线中，当串行时钟线SCL为高电平时，根据串行数据线SDA电平变化的情况被定义为起始条件S和停止条件P：当串行时钟线SCL为高电平时，串行数据线SDA从高电平向低电平切换，表示起始条件；串行数据线SDA由低电平向高电平切换，表示停止条件。起始条件和停止条件由主控机产生，IIC总线在起始条件后被认为处于忙的状态，在停止条件的某段时间后，IIC总线被认为再次处于空闲状态。IIC总线的空闲状态表现为串行数据线SDA和串行时钟线SCL都一直保持高电平。由于各个具有IIC总线接口的集成电路的地址存在唯一性，所以作为主控机的微控制器，会在不同的时段发不同的地址命令，以寻址不同的具有IIC总线接口的集成电路。通过寻址确定后，即可根据IIC的协议，实现微控制器和不同的具有IIC总线接口的集成电路的数据交换，从而实现一对一的IIC通讯。
通过对IIC总线时序的分析，可以利用微控制器1的两根I/O线，用软件模拟IIC总线的通讯规约，使得所述微控制器1成为具有IIC总线通讯接口的固件，则该微控制器1就可以直接连接多个具有IIC总线接口的集成电路，从而完成扩展其I/O口数量的需求。
IIC总线规定：串行时钟线SCL和串行数据线SDA是各设备对应输出状态“线与”的结果，任一设备都可以用输出低电平的方法来延长串行时钟线SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使串行时钟线SCL时钟脉冲的高、低电平的持续时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，故可以用软件模拟IIC的时序来实现微控制器1的IIC接口功能。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (3)
1.一种PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，其特征是包括微控制器（1）、EEPROM集成电路（2）、温度传感器集成电路（3）、第一I/O扩展集成电路（4）和第二I/O扩展集成电路（5）；所述EEPROM集成电路（2）、温度传感器集成电路（3）、第一I/O扩展集成电路（4）和第二I/O扩展集成电路（5）各自的串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）分别与微控制器（1）的两个I/O端口连接。
2.根据权利要求1所述的PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，其特征在于所述第一I/O扩展集成电路（4）通过功率放大器（6）连接射频继电器（7）。
3.根据权利要求1所述的PCB阻抗测试仪中基于IIC总线的I/O口扩展模块，其特征在于所述第二I/O扩展集成电路（5）连接现场可编程门阵列（9）和打印机（8）。
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| CN109582629A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-05 | 恒银金融科技股份有限公司 | 一种电子产品中mcu与多片eeprom的通信电路 |
| CN116266162A (zh) * | 2021-12-17 | 2023-06-20 | 昆达电脑科技(昆山)有限公司 | 丛集式存储系统 |
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