TW201514708A - I 2 c匯流排監控裝置 - Google Patents

Abstract

一種I2 C匯流排監控裝置，與一I2 C匯流排的串列資料線以及串列時鐘線連接。該裝置進一步解析I2 C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I2 C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在一儲存單元中。儲存單元中儲存的資料通過一顯示單元或者該匯流排監控裝置連接的電腦裝置進行顯示。

Description

I 2 C匯流排監控裝置

本發明涉及一種I² C匯流排監控裝置。

在很多具有I² C（Inter-Integrated circuit，內部整合電路）匯流排設備的調試和測試中，需要對I² C匯流排進行監視，以掌握匯流排上當前傳輸的資料以及通訊狀態是否正常。現有的方法大多使用數位示波器進行監控。但是，數字示波器不但價格較為高昂，而且仍然需要人工去解讀數位示波器顯示的具體波形代表的資料，非常不方便。

為解決以上問題，有必要提供一種I² C匯流排監控裝置，包括：訊號採集單元、資料處理單元、儲存單元和顯示單元，資料處理單元分別與訊號採集單元、儲存單元和顯示單元電性連接，其中：

訊號採集單元與一I² C匯流排的串列資料線以及串列時鐘線連接，用於採集該I² C匯流排上傳輸的資料訊號和時鐘訊號；

資料處理單元用於解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I² C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在所述儲存單元中；

顯示單元還與儲存單元電性連接，用於顯示儲存單元中儲存的資料。

還有必要提供一種I² C匯流排監控裝置，包括：訊號採集單元、資料處理單元、儲存單元和通訊控制單元，資料處理單元分別與訊號採集單元、儲存單元和通訊控制單元電性連接，其中：

訊號採集單元與一I² C匯流排的串列資料線以及串列時鐘線連接，用於採集該I² C匯流排上傳輸的資料訊號和時鐘訊號；

資料處理單元用於解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I² C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在所述儲存單元中；

通訊控制單元與一電腦裝置通訊連接，該通訊控制單元獲取儲存單元儲存的資料並發送到電腦裝置進行顯示。

相較於習知技術，本發明的I² C匯流排監控裝置通過對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號进行解析，即時顯示I² C匯流排上每個操作時序的資料訊號，實現對I² C匯流排的監控。從而無需再使用高昂的數位示波器對I² C匯流排進行監控。

100‧‧‧I²C匯流排監控裝置

10‧‧‧訊號採集單元

11‧‧‧資料處理單元

12‧‧‧儲存單元

13‧‧‧顯示單元

14‧‧‧觸發開關

15‧‧‧輸出單元

16‧‧‧通訊控制單元

200‧‧‧電腦裝置

SDA‧‧‧串列資料線

SCL‧‧‧串列時鐘線

圖1是本發明提供的I² C匯流排監控裝置第一實施例的示意圖。

圖2是本發明提供的I² C匯流排監控裝置第二實施例的示意圖。

請參閱圖1，為本發明提供的I² C匯流排監控裝置100第一實施例的示意圖。該I² C匯流排監控裝置100包括訊號採集單元10、資料處理單元11、儲存單元12、顯示單元13、觸發開關14以及輸出單元15。本實施例中，所述資料處理單元11可以是，但不限於，一CPLD（Complex Programmable Logic Device，複雜可編程邏輯器件）晶片，其分別與所述訊號採集單元10、儲存單元12、顯示單元13、觸發開關14以及輸出單元15電性連接。

所述訊號採集單元10與一I² C匯流排的串列資料線（Serial Data Line，SDA）以及串列時鐘線（Serial Clock Line，SCL）連接，用於採集該I² C匯流排上傳輸的資料訊號和時鐘訊號。本實施例中，該訊號採集單元10可包括一用於電流隔離的電壓跟隨器，將採集到的資料訊號和時鐘訊號進行電流隔離之後傳輸到所述資料處理單元11。

所述資料處理單元11用於解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I² C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在所述儲存單元12中。該儲存單元12可以是一靜態隨機記憶體（Static Random Access Memory，SRAM）。

具體地，該資料處理單元11首先檢測I² C匯流排上發起起始訊號的操作，將該發起起始訊號的操作使用第一預定數值（例如0x01）進行標記，並記錄在所述儲存單元12中。其中，當在同一個時鐘訊號週期的上升沿偵測到資料訊號為高並且在時鐘訊號的下降沿偵測到資料訊號為低時，則判斷I² C匯流排上發起了一個起始訊號。本實施例中，該第一預定數值被記錄在儲存單元12的儲存空間中一指定儲存段的起始偶數位址（例如0x0000）中。

然後，資料處理單元11在時鐘訊號的上升沿依次採集I² C匯流排上每個位元組的資料訊號以及每個位元組之後跟隨的回應（ACK）資料位元，並把採集到的每個位元組的資料訊號記錄在所述儲存單元12中。具體地，每個位元組的資料訊號被依次記錄在所述指定儲存段的奇數位址下，（例如x0001、x0003等）。其中，採集的一個位元組的最後一位元代表發送資料（寫操作）或請求資料（讀操作），例如，1代表讀操作，0代表寫操作。

此外，資料處理單元11每當採集一個位元組的資料訊號後，檢測該位元組之後跟隨的回應資料位元的電平；若該回應資料位元的電平為低，將該回應資料位元以第二預定數值（例如0x02）進行標記並記錄在所述儲存單元12中；若該回應資料位元的電平為高，將該回應資料位元以第三預定數值（例如0x03）進行標記並記錄在所述儲存單元12中。具體地，該第二預定數值和第三預定數值依次被存入所述制定儲存段的偶數位址中（例如，0x0002、0x0004等）。其中，回應資料位元為低表示I² C匯流排上連接的主機（master）對從機（slave）位址的讀/寫操作成功，也即從機對主機產生了回應；回應資料位元為高表示I² C匯流排上連接的主機（master）對從機（slave）位址的讀/寫操作失敗，也即從機對主機未產生響應。

當檢測到一個位元組的資料訊號之後跟隨的回應資料位元為高時，資料處理單元11採集I² C匯流排上發起的停止（stop）訊號的操作，並將該發起停止訊號的操作以第四預定數值（如0x00）進行標記並記錄在儲存單元12中。相應地，該第四預定數值也依序存入所述指定儲存段的偶數位址中。

當檢測到停止訊號之後，則完成了I² C匯流排上一個操作時序的監控。資料處理單元11可根據需要對I² C匯流排上的多個操作時序進行監控。

所述顯示單元13還與儲存單元12電性連接，用於顯示儲存單元12中儲存的資料，以實現對I² C匯流排的監控。其中，該顯示單元13顯示的資料位元數位訊號。

所述觸發開關14與所述資料處理單元11連接，該觸發開關14用於發出觸發訊號，以觸發所述訊號採集單元10開始或停止對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號進行採集。該資料處理單元11接收到觸發訊號後直接發送給訊號採集單元10，以對該訊號採集單元10進行控制。

所述訊號輸出單元15與I² C匯流排連接，用於根據需求，將儲存單元12中儲存的資料通過I² C匯流排發送給該I² C匯流排上連接的從機，實現相應的操作。如此，該I² C匯流排監控裝置100還可類比一個I² C匯流排上的主機設備。

例如圖2所示，是本發明的I² C匯流排監控裝置100第二實施例的示意圖。該第二實施例與第一實施例的區別在於，該I² C匯流排監控裝置100進一步包括一通訊控制單元16，與資料處理單元11連接，觸發開關14與通訊控制單元16連接。觸發開關14發出的觸發訊號由通訊控制單元16接收後，通過資料處理單元11發送給訊號採集單元10，對訊號採集單元10進行控制。

此外，所述顯示單元13被省略，由通訊控制單元16獲取儲存單元12儲存的資料並發送到電腦裝置200，然後通過該電腦裝置200的顯示設備進行顯示，從而由該電腦裝置200的顯示設備替代顯示單元13的功能。

進一步地，電腦裝置200可發送一控制指令至通訊控制單元16，該控制指令用於替代所述觸發訊號，以控制所述訊號採集單元10開始或停止對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號進行採集，從而啟動或停止對I² C匯流排的監控操作。

所述通訊控制單元16可以是，但不限於，單片機。該通訊控制單元16通過通用串列匯流排（Universal Serial Bus：USB）介面或串口與電腦裝置200實現通訊連接。

綜上所述，本發明的I² C匯流排監控裝置100通過對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號解析，即時顯示I² C匯流排上每個操作時序的資料訊號，實現對I² C匯流排的監控。顯示的資料訊號為具有特定意義的數位訊號，從而無需再使用高昂的數位示波器對I² C匯流排進行監控，也無需人工對示波器輸出的波形的意義做進一步解析。

綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

無

100‧‧‧I²C匯流排監控裝置

10‧‧‧訊號採集單元

11‧‧‧資料處理單元

12‧‧‧儲存單元

13‧‧‧顯示單元

14‧‧‧觸發開關

15‧‧‧輸出單元

SDA‧‧‧串列資料線

SCL‧‧‧串列時鐘線

Claims (12)

1. 一種I² C匯流排監控裝置，該I² C匯流排監控裝置包括：訊號採集單元、資料處理單元、儲存單元和顯示單元，資料處理單元分別與訊號採集單元、儲存單元和顯示單元電性連接，其中：
   訊號採集單元與一I² C匯流排的串列資料線以及串列時鐘線連接，用於採集該I² C匯流排上傳輸的資料訊號和時鐘訊號；
   資料處理單元用於解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I² C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在所述儲存單元中；
   顯示單元還與儲存單元電性連接，用於顯示儲存單元中儲存的資料。
2. 如請求項1所述的I² C匯流排監控裝置，該I² C匯流排監控裝置還包括與所述I² C匯流排連接的訊號輸出單元，用於將儲存單元中儲存的資料通過I² C匯流排發送給該I² C匯流排上連接的一個從機。
3. 如請求項1所述的I² C匯流排監控裝置，所述資料處理單元解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號的方法包括：
   檢測I² C匯流排上發起起始訊號的操作，將該發起起始訊號的操作使用第一預定數值進行標記，並記錄在所述儲存單元中；
   在時鐘訊號的上升沿依次採集I² C匯流排上每個位元組的資料訊號以及每個位元組之後跟隨的回應資料位元，並把採集到的每個位元組的資料訊號記錄在所述儲存單元中；
   每當採集一個位元組的資料訊號後，檢測該位元組之後跟隨的回應資料位元的電平；若該回應資料位元的電平為低，將該回應資料位元以第二預定數值進行標記並記錄在所述儲存單元中；若該回應資料位元的電平為高，將該回應資料位元以第三預定數值進行標記並記錄在所述儲存單元中；及
   當檢測到一個位元組的資料訊號之後跟隨的回應資料位元為高時，採集I² C匯流排上發起的停止訊號的操作，並將該發起停止訊號的操作以第四預定數值進行標記並記錄在儲存單元中。
4. 如請求項3所述的I² C匯流排監控裝置，所述第一至第四預定數值依序被儲存在儲存單元中一指定儲存段的偶數位址中，所述每個位元組的資料訊號依序被儲存在該指定儲存段的奇數位址中。
5. 如請求項1所述的I² C匯流排監控裝置，該I² C匯流排監控裝置還包括一觸發開關，該觸發開關與所述資料處理單元連接，該觸發開關用於發出觸發訊號，該資料處理單元將觸發開關發出觸發訊號發送給訊號採集單元，觸發訊號採集單元開始或停止對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號進行採集，從而啟動或停止對I² C匯流排的監控操作。
6. 如請求項1所述的I² C匯流排監控裝置，所述資料處理單元為複雜可編輯邏輯器件晶片。
7. 如請求項1所述的I² C匯流排監控裝置，所述儲存單元為一靜態隨機記憶體。
8. 一種I² C匯流排監控裝置，該I² C匯流排監控裝置包括：訊號採集單元、資料處理單元、儲存單元和通訊控制單元，資料處理單元分別與訊號採集單元、儲存單元和通訊控制單元電性連接，其中：
   訊號採集單元與一I² C匯流排的串列資料線以及串列時鐘線連接，用於採集該I² C匯流排上傳輸的資料訊號和時鐘訊號；
   資料處理單元用於解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號，將I² C匯流排上的資料訊號以一個操作時序為週期對資料訊號進行採集，並將採集到的每個操作時序的資料訊號記錄在所述儲存單元中；
   通訊控制單元與一電腦裝置通訊連接，該通訊控制單元獲取儲存單元儲存的資料並發送到電腦裝置進行顯示。
9. 如請求項8所述的I² C匯流排監控裝置，所述通訊控制單元還用於接收電腦裝置發送的控制指令，該控制指令用於控制所述訊號採集單元開始或停止對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號進行採集，從而啟動或停止對I² C匯流排的監控操作。
10. 如請求項8所述的I² C匯流排監控裝置，該I² C匯流排監控裝置還包括一觸發開關，該觸發開關與所述通訊控制單元連接，該觸發開關用於發出觸發訊號，該觸發訊號由通訊控制單元通過所述資料處理單元發送給訊號採集單元，觸發訊號採集單元開始或停止對I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號進行採集，從而啟動或停止對I² C匯流排的監控操作。
11. 如請求項8所述的I² C匯流排監控裝置，所述資料處理單元解析I² C匯流排上的時鐘訊號和資料訊號的方法包括：
    檢測I² C匯流排上發起起始訊號的操作，將該發起起始訊號的操作使用第一預定數值進行標記，並記錄在所述儲存單元中；
    在時鐘訊號的上升沿依次採集I² C匯流排上每個位元組的資料訊號以及每個位元組之後跟隨的回應資料位元，並把採集到的每個位元組的資料訊號記錄在所述儲存單元中；
    每當採集一個位元組的資料訊號後，檢測該位元組之後跟隨的回應資料位元的電平；若該回應資料位元的電平為低，將該回應資料位元以第二預定數值進行標記並記錄在所述儲存單元中；若該回應資料位元的電平為高，將該回應資料位元以第三預定數值進行標記並記錄在所述儲存單元中；及
    當檢測到一個位元組的資料訊號之後跟隨的回應資料位元為高時，採集I² C匯流排上發起的停止訊號的操作，並將該發起停止訊號的操作以第四預定數值進行標記並記錄在儲存單元中。
12. 如請求項11所述的I² C匯流排監控裝置，所述第一至第四預定數值依序被儲存在儲存單元中一指定儲存段的偶數位址中，所述每個位元組的資料訊號依序被儲存在該指定儲存段的奇數位址中。