[实用新型]一种串行设备共用通信总线的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及串行通信领域，尤其涉及一种串行设备共用通信总线的系统。

背景技术

当今消费电子行业竞争白热化，在价格的压力下，主芯片体积越做越小，但其功能还要增加，因此需要控制的外围设备在增多。此时，如何解决GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)端口不够用的问题成为制约芯片“瘦身”的瓶颈。

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，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总线具有以下特点：

1、要求两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL；

2、每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收器；

3、它是一个真正的多主机总线，如果两个或更多主机同时初始化，数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏；

4、串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s；

5、连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制。

另外，SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。当SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件。当SCL线是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。如果产生重复起始条件而不产生停止条件，总线会一直处于忙的状态，此时的起始条件(S)和重复起始条件(Sr)在功能上是一样的。发送到SDA线上的每个字节必须为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位(MSB)，如果从机要完成一些其他功能后(例如一个内部中断服务程序)才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL保持低电平，迫使主机进入等待状态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后数据传输继续。

I2C的数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生。在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA线(高)。在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后，除了用CBUS地址开头的数据，必须产生一个响应。当从机不能响应从机地址时(例如它正在执行一些实时函数不能接收或发送)，从机必须使数据线保持高电平，主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输。如果从机接收器响应了从机地址，但是在传输了一段时间后不能接收更多数据字节，主机必须再一次终止传输。这个情况用从机在第一个字节后没有产生响应来表示。从机使数据线保持高电平，主机产生一个停止或重复起始条件。如果传输中有主机接收器，它必须通过在从机不产生时钟的最后一个字节不产生一个响应，向从机发送器通知数据结束。从机发送器必须释放数据线，允许主机产生一个停止或重复起始条件。

I2C总线的寻址方式包括7位寻址和10位寻址。以7位寻址为例，第一个字节的头7位组成了从机地址，最低位(LSB)是第8位，它决定了传输的方向。第一个字节的最低位是“0”，表示主机会写信息到被选中的从机；“1”表示主机会向从机读信息，当发送了一个地址后，系统中的每个器件都在起始条件后将头7位与它自己的地址比较，如果一样，器件会判定它被主机寻址，至于是从机接收器还是从机发送器，都由R/W位决定。

在很多电子产品中，采用I2C总线进行主控芯片于外围设备之间的通信。但是，有一些串行设备并不支持I2C总线，这里将这种串行设备称为“非I2C串行设备”，当非I2C串行设备复用I2C总线时，会与I2C设备之间相互干扰，影响正常工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中I2C设备和非I2C串行设备不能共用I2C总线占用较多GPIO的缺陷，提供一种串行设备共用通信总线的系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：