CN213690607U - Usb接口转i2c接口的适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了USB接口转I2C接口的适配器，I2C接口可以输出两路I2C信号，连接两个从机，并且当适配器只使用I2C‑0通道时，I2C‑1通道对应的SDA1信号接口和SCL1信号接口可以作为I/O口使用，扩展了应用场景；通过设置防浪涌电路，可以对处理器输出的I2C信号进行整形和稳压处理，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，从而起到保护电路的作用。

Description

USB接口转I2C接口的适配器

技术领域

本实用新型涉及一种应用于通信、计算机和自动控制领域中的通信接口装置领域，尤其涉及USB接口转I2C接口的适配器。

背景技术

串行通信是通信、计算机和自动控制领域中应用最为广泛的一种通信方式，同步串行通信因为应用场合不同，存在多种协议。常用同步串行通信协议有SPI(SerialPeripheral Interface，串行外围设备接口)协议、IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)协议。随着USB接口的广泛应用，基于USB接口的同步串行通信需求也越来越多。市面上出现了各种USB转I2C接口的适配器，其内置处理器，处理器通过现有的软件算法实现USB协议转I2C协议，转换后的数据信号通过对外接口输出至外接。然而经过统计调查，USB转I2C接口的适配器故障的主要原因是处理器的I/O口输出电压过大或存在浪涌电压，造成对外接口烧坏，从而造成适配器故障，需要频繁的更换对外接口。因此，为解决上述问题，本实用新型提供USB接口转I2C接口的适配器，在处理器与对外接口之间串联防浪涌电路，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，起到保护电路的作用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了USB接口转I2C接口的适配器，在处理器与对外接口之间串联防浪涌电路，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，起到保护电路的作用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了USB接口转I2C接口的适配器，其包括处理器、USB接口和对外接口，还包括防浪涌电路；

对外接口包括I2C接口；

处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接，处理器的I/O口通过防浪涌电路与I2C接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，防浪涌电路包括若干组结构相同的保护电路；

处理器的若干个I/O口分别一一对应的通过若干组保护电路与I2C接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，保护电路包括：电阻和肖特基二极管；

电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极分别与I2C接口中的任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，I2C接口包括SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口；

处理器的四个I/O口分别与四组保护电路的输入端一一对应电性连接，四组保护电路的输出端分别与SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，对外接口还包括与处理器的若干个I/O口电性连接的I/O接口。

在以上技术方案的基础上，优选的，I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；

IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，对外接口还包括与处理器的电源端电性连接的电源输出接口。

在以上技术方案的基础上，优选的，电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；

处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括排线输出接口；

对外接口的信号接口分别与排线输出接口的信号接口一一对应电性连接。

本实用新型的USB接口转I2C接口的适配器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)对外接口不仅设置有I2C接口，还设置有I/O接口和电源输出接口，通过I/O接口为主机和从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展了应用场景；通过电源输出接口可以给从机供电，无需另外设置电源电路或者电源接口给从机供电，提高从机的集成度，扩展了应用场景；

(2)I2C接口可以输出两路I2C信号，连接两个从机，并且当适配器只使用I2C-0通道时，I2C-1通道对应的SDA1信号接口和SCL1信号接口可以作为I/O口使用，扩展了应用场景；

(3)通过设置防浪涌电路，可以对处理器输出的I2C信号进行整形和稳压处理，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，从而起到保护电路的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型USB接口转I2C接口的适配器的结构图；

图2为本实用新型USB接口转I2C接口的适配器中I2C接口与防浪涌电路的连接示意图；

图3为本实用新型USB接口转I2C接口的适配器中处理器与USB接口连接的电路图；

图4为本实用新型USB接口转I2C接口的适配器中防浪涌电路的电路图；

图5为本实用新型USB接口转I2C接口的适配器中对外接口的引脚图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的USB接口转I2C接口的适配器，其包括处理器、USB接口、对外接口、防浪涌电路和排线输出接口。

处理器，通过USB接口接收主机传输的USB协议数据，根据USB-I2C转换的标准协议将USB协议数据转换为I2C协议数据，并传输至从机。其中，USB-I2C转换算法属于标准协议，也属于现有技术，并且本实施例中，并不涉及对软件算法的改进，本实施例主要保护适配器的接口类型与硬件结构。优选的，如图3所示，处理器选用C8051F340/1/4/5系列芯片。

USB接口，作为处理器与主机连接的接口，以及作为USB-I2C转换的数据输入端。本实施例中，处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接。如图3所示，USB接口包括D+、D-和VBUS引脚，其中，D+、D-和VBUS引脚分别与C8051F340芯片的D+、D-和VBUS引脚一一对应电性连接。主机通过USB接口与处理器连接时，主机通过VBUS引脚给处理器供电。

对外接口，用于处理器与从机连接的接口。如图1所示，对外接口包括I2C接口、I/O接口和电源输出接口；处理器的I/O口通过防浪涌电路与I2C接口电性连接，处理器的I/O口与I/O接口电性连接，处理器的电源端与电源输出接口电性连接。优选的，对外接口为10pin的针式接口，其通过10芯的直连排线延长以后，则得到排线输出接口。本实施例中，排线输出接口选用HEADER 5X2连接器，其包括10pin的孔式接口。

I2C接口，用于输出处理器USB-I2C处理后的I2C协议数据，如图2所示，其包括SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口；处理器的四个I/O口通过防浪涌电路分别与SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口一一对应电性连接。本实施例中，I2C接口具备2路I2C，其中，SDA0信号接口和SCL0信号接口是I2C接口索引号为0的I2C-0通道；SDA1信号接口和SCL1信号接口是I2C接口索引号为1的I2C-1通道；当适配器只使用I2C-0通道时，SDA1信号接口和SCL1信号接口可以作为I/O口使用。

防浪涌电路，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，从而起到保护电路的作用。本实施例中，如图4所示，防浪涌电路包括若干组结构相同的保护电路，处理器的若干个I/O口分别一一对应的通过若干组保护电路与I2C接口电性连接。由于本实施例中，I2C接口包括2路I2C，因此，保护电路设置有四路。具体的，处理器的四个I/O口分别与四组保护电路的输入端一一对应电性连接，四组保护电路的输出端分别与SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口一一对应电性连接。优选的，保护电路包括电阻和肖特基二极管；其中，电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极分别与I2C接口中的任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。其中，电阻起隔离和去耦合作用；肖特基二极管起防浪涌作用。如图3、图4、图5所示，本实施例中，选定C8051F340芯片的P0.0、P0.1、P0.4和P0.5引脚分别与四路结构相同的保护电路输入端一一对应电性连接，四路保护电路的输出端分别与SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口一一对应电性连接，选定HEADER 5X2连接器的引脚8、10、6、和7引脚分别作为SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口。

I/O接口，提供处理器与从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展应用场景。优选的，I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。如图3和图5所示，本实施例中，选定C8051F340芯片的P0.2和P0.3引脚分别与IO-0接口和IO-1接口一一对应电性连接，选定HEADER 5X2连接器的引脚2和引脚4作为IO-0接口和IO-1接口。

电源输出接口，为从机提供3.3V和5V电源输入。本实施例中，如图3和图5所示，电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。其中，处理器的VBUS引脚为C8051F340芯片的引脚12，处理器的VDD引脚为C8051F340芯片的引脚10，选定HEADER 5X2连接器的引脚3和引脚5作为5V电源接口和3.3V电源接口。本实施例中，电源输出接口可以给从机供电，但是当从机的电路上已有供电时，则不使用电源输出接口给从机提供电源，因此，电源输出接口提供电源信号的驱动电流最大为200mA，等级较小，若从机已有供电，还使用电源输出接口供电时，容易烧毁USB接口。

本实施例的工作原理为：主机或者PC机通过USB接口将USB数据传输给处理器，同时给处理器供电，处理器将USB数据转换为I2C数据，该I2C数据通过防浪涌电路输入至I2C接口，从机与I2C接口连接并接收I2C数据；另外，当从机的电路没有电源时，处理器的电源端给从机供电；处理器还通过I/O口与从机进行数据传输。

本实施例的有益效果为：对外接口不仅设置有I2C接口，还设置有I/O接口和电源输出接口，通过I/O接口为主机和从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展了应用场景；通过电源输出接口可以给从机供电，无需另外设置电源电路或者电源接口给从机供电，提高从机的集成度，扩展了应用场景；

I2C接口可以输出两路I2C信号，连接两个从机，并且当适配器只使用I2C-0通道时，I2C-1通道对应的SDA1信号接口和SCL1信号接口可以作为I/O口使用，扩展了应用场景；

通过设置防浪涌电路，可以对处理器输出的I2C信号进行整形和稳压处理，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，从而起到保护电路的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.USB接口转I2C接口的适配器，其包括处理器、USB接口和对外接口，其特征在于：还包括防浪涌电路；

所述对外接口包括I2C接口；

所述处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接，处理器的I/O口通过防浪涌电路与I2C接口电性连接。

2.如权利要求1所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述防浪涌电路包括若干组结构相同的保护电路；

所述处理器的若干个I/O口分别一一对应的通过若干组保护电路与I2C接口电性连接。

3.如权利要求2所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述保护电路包括：电阻和肖特基二极管；

所述电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极分别与I2C接口中的任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。

4.如权利要求2所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述I2C接口包括SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口；

所述处理器的四个I/O口分别与四组保护电路的输入端一一对应电性连接，四组保护电路的输出端分别与SDA0信号接口、SCL0信号接口、SDA1信号接口和SCL1信号接口一一对应电性连接。

5.如权利要求1所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述对外接口还包括与处理器的若干个I/O口电性连接的I/O接口。

6.如权利要求5所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；

所述IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。

7.如权利要求5所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述对外接口还包括与处理器的电源端电性连接的电源输出接口。

8.如权利要求7所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：所述电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；

所述处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。

9.如权利要求1所述的USB接口转I2C接口的适配器，其特征在于：还包括排线输出接口；

所述对外接口的信号接口分别与排线输出接口的信号接口一一对应电性连接。

Images