CN203849731U - 一种基于i2c总线实现的数据处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于I2C总线实现的数据处理设备，该数据处理设备包括：包括主机、第一从机和第二从机，三者都挂接在I2C上，其特征在于，该数据处理设备还包括反相器，所述反相器与主机的复位RST接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；主机在总线死锁时通过RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，SDA将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。本实用新型方案能够通过硬件方式实现I2C总线死锁的复位。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于I2C总线实现的设备，尤其涉及一种基于I2C总线实现的数据处理设备。
背景技术
I2C(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，微控制器多称为主机。I2C总线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。I2C总线的开始和结束时序通过在时钟线(SCL)高电平时串行数据线(SDA，Serial Data)的下降沿和上升沿来表示，如图1所示；I2C总线包括SCL和SDA。
参见图2，为现有技术中基于I2C总线实现的数据处理设备结构示意图，该数据处理设备包括主机、第一从机和第二从机，三者都挂在I2C总线上，三者可通过I2C总线进行通信。在实际应用中常出现I2C总线死锁的情况，也就是，I2C总线启动后，出现通信故障，导致死锁。下面通过实例对I2C总线死锁的情况进行具体说明。
该实例中，第一从机内存储了第二从机的配置参数；数据处理设备开机后，主机需要从第一从机读取配置参数，发送给第二从机进行配置。具体实现中，默认的开机时序是主机首先向第一从机发送寻址信息，第一从机收到寻址信息后应答并发送配置参数给主机；主机再用收到的配置参数给第二从机进行功能配置；第二从机配置好后便可进行工作，进一步地，可将工作产生的数据发送给主机。上述过程中，主设备与从机之间的寻址和应答配合都容易出问题，总线就会锁死；以第二从机的应答为例，如果主机向第一从机发送寻址信息后一直未收到应答，卡在应答状态，此时SDA被拉低，SCL正常。
出现I2C总线死锁的情况，需要进行解锁；目前的解锁方案具体包括：主机在总线死锁时，采用软件实现方式，生成复位指令，对I2C总线及从机进行复位。现有的数据处理设备采用软件方式进行解锁，但软件复位只能在从机逻辑正确的情况下才可以复位I2C总线，若遇到从机工作不正常、逻辑出现错误的情况，通过软件方式无法实现复位。可见，现有的数据处理设备不能有效地解锁总线。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于I2C总线实现的数据处理设备，该数据处理设备能够通过硬件方式实现I2C总线死锁的复位。
一种基于I2C总线实现的数据处理设备，该数据处理设备包括主机、第一从机和第二从机，三者都挂接在I2C上，其特征在于，该数据处理设备还包括反相器，所述反相器与主机的复位(RST，RESET)接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；
主机在总线死锁时通过RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，SDA将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。
较佳地，所述反相器包含PNP三极管，PNP三极管的集电极与I2C总线的SDA连接，基极与主机的RST接口连接。
较佳地，所述数据处理设备为摄像机，所述主机为DSP芯片，所述第一从机为存储器，所述第二从机为图像信号处理器ISP。
较佳地，所述存储器为电可擦可编程只读存储器EEPROM。
较佳地，所述主机的RST接口与第二从机的RST接口连接，主机在总线死锁时还通过RST接口向第二从机的RST接口发送复位电平。
从上述方案可以看出，本实用新型中，在数据处理设备内设置反相器，该反相器与主机的RST接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；主机在总线死锁时通过RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，I2C总线将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。这样，结合反相器，通过硬件方式实现总线死锁的复位，即使在从机逻辑出现错误的情况，也能使总线死锁成功复位。
附图说明
图1为现有技术I2C总线上的信号示意图；
图2为现有技术基于I2C总线实现的数据处理设备结构示意图；
图3为本实用新型基于I2C总线实现的数据处理设备结构示意图；
图4为图3中反相器的结构示意图；
图5为图3中主机的芯片结构示意图实例；
图6为图3中第一从机的芯片结构示意图实例；
图7为图3中第二从机的芯片结构示意图实例。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型中，在数据处理设备内设置反相器，结合反相器，通过硬件方式实现总线死锁的复位，即使在从机逻辑出现错误的情况，也能使总线死锁成功复位。参见图3，为本实用新型基于I2C总线实现的数据处理设备结构示意图，该数据处理设备主机、第一从机和第二从机，三者都挂接在I2C上，其特征在于，该数据处理设备还包括反相器，反相器与主机的RST接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；
主机在总线死锁时通过复位RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，I2C总线将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。
反相器用于将低电平反向为高电平，可采用多种方式实现；例如：基于PNP三极管实现。如图4所示，PNP三极管的集电极3与I2C总线的SDA连接，基极1与主机的RST接口连接。图5为图3中主机的芯片结构示意图实例，图6为图3中第一从机的芯片结构示意图实例，图7为图3中第二从机的芯片结构示意图实例。
本实用新型方案可具体应用于任何基于I2C实现的数据处理设备，例如，可应用于摄像机，此时，主机为数字信号处理(DSP，Digital Signal Process)芯片，第一从机为存储器，第二从机为图像信号处理器(ISP，Image Signal Processor)。
进一步地，所述存储器具体为电可擦可编程只读存储器(EEPROM，ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)。
反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，SDA将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。特别地，对于某些数据处理设备，其中的第二从机进行复位时，还需对第二主机进行重启；针对这种情况，本实用新型还将主机的RST接口与第二从机的RST接口进行连接，主机在总线死锁时通过RST接口向第二从机的RST接口发送复位电平，以重启第二从机。
图4至图7的实例中，主机、从机1、从机2都挂接在I2C总线上，主机还通过RST信号给从机2发送复位电平。图4中，由电阻R67、R68、R69及PNP三级管Q4组成反相器，当RST输入信号为高时，Q4集电极输出低电平；当RST输入信号为低时，Q4集电极输出高电平。当Q4集电极输出低电平时，I2C总线的SDA对地阻抗额外有10K的对地回路，电流较小，影响忽略不计；当Q4集电极输出高电平时SDA被拉高至3.3V左右，此时满足在SCL高电平时所需的合适上升沿，形成停止信号(STOPcondition)。
图5中的U11为主机，图6中的U6为从机1，图7中的U4为从机2，I2C总线上挂接这三个设备。默认的开机时序是U11作为主设备，首先向U6发送寻址信息，U6收到寻址信息后应答并发送配置参数给U11，U11再用收到的配置参数给U4进行功能配置；U4配置好后输出工作数据给U11。上述设备启动过程中，主设备与从机之间的寻址和应答配合都容易出问题，总线就会锁死。以第二从机的应答为例，如果主机向第一从机发送寻址信息后一直未收到应答，卡在应答状态，此时SDA被拉低，SCL正常；该应答具体为应答电平信号，如果主机发送寻址信息后通过I2C总线一直未接收到规定的应答电平信号，则获知总线死锁。再例如，U4配置好后输出工作数据给U11，该数据可通过与U4之间的并行接口传输，可具体为图像、音频数据等；U11接收来自U4的数据后，对收到的数据按照规定格式校验，如果数据格式正确则启动完成；如果不正确，U11获知总线死锁；对数据的格式校验可通过是否接收到规定格式的电平信号序列实现，如果数据有效，来自U4的数据为满足规定格式的电平信号序列。总线死锁的获知有多种情况，包括：未接收到应答电平信号，或未接收到来自U4的满足规定格式的电平信号序列；等等。
U11获知总线锁死后，通过RST接口输出复位电平给U4进行重启；并通过RST接口发出一个指定脉宽的低电平信号，通过Q4组成的反相器后把SDA拉起(上升沿)，制造一个I2C通信完成的时序(STOP condition)，从而使总线释放到空闲状态，完成一个结束的时序，使设备可以从死循环中跳出以重启开机时序。
采用本实用新型的数据处理设备方案，利用简单的外部电路实现I2C总线的解锁，即使在从机不正常时也可以完成总线的解锁，从而使整个系统恢复正常。
本实用新型在数据处理设备内设置反相器，该反相器与主机的RST接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；主机在总线死锁时通过复位RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，I2C总线将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。这样，结合反相器，通过硬件方式实现总线死锁的复位，即使在从机逻辑出现错误的情况，也能使总线死锁成功复位。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种基于I2C总线实现的数据处理设备，该数据处理设备包括主机、第一从机和第二从机，三者都挂接在I2C上，其特征在于，该数据处理设备还包括反相器，所述反相器与主机的复位RST接口连接，还与I2C总线的串行数据线SDA连接；
主机在总线死锁时通过RST接口向反相器发送低电平，反相器对低电平进行反向，输出高电平到I2C总线的SDA，SDA将高电平传送给主机、第一从机和第二从机触发复位。
2.如权利要求1所述的数据处理设备，其特征在于，所述反相器包含PNP三极管，PNP三极管的集电极与I2C总线的SDA连接，基极与主机的RST接口连接。
3.如权利要求1或2所述的数据处理设备，其特征在于，所述数据处理设备为摄像机，所述主机为DSP芯片，所述第一从机为存储器，所述第二从机为图像信号处理器ISP。
4.如权利要求3所述的数据处理设备，其特征在于，所述存储器为电可擦可编程只读存储器EEPROM。
5.如权利要求1或2所述的数据处理设备，其特征在于，所述主机的RST接口与第二从机的RST接口连接，主机在总线死锁时还通过RST接口向第二从机的RST接口发送复位电平。
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