[发明专利]总线装置及其数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及总线技术，尤其是一种总线装置及其数据传输方法。

背景技术

集成电路之间(Inter-Integrated Circuit，以下简称：I²C)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接中央处理器(Center ProcessUnit，以下简称：CPU)及其外围设备。

I²C总线是由数据线(Serial Date Line，以下简称：SDA)和时钟线(SerialClock Line，以下简称：SCL)构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控集成电路(Integrated Circuit，以下简称：IC)(又称：芯片)之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上。但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址。在信息的传输过程中，I²C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)，又是发送器(或接收器)，这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分。其中，地址码用来选址，即：接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别(如对比度、亮度等)及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

I²C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则该器件被定义为发送器；器件接收数据则被定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件(通常为CPU)控制。

I²C总线操作时，CPU产生时钟SCL，并在SDA上输出对外围设备的控制字节。控制字节的高四位为器件类型识别符，接着三位为地址，最后一位为读写位。当读写位为1时为读操作，为0时为写操作。不同的外围设备有不同的器件类型识别符，例如：EEPROM一般应为1010。如果I²C总线上存在多个相同类型的设备，它们的地址必须设置为不同，才能被CPU正确访问。由于I²C总线上CPU发出的地址为3位，而且每位地址只能是0或者1，所以一条I²C总线上能够连接的相同类型的设备最多为8个(2的3次方＝8)。如图1所示，为现有技术中一个采用I²C总线连接的通信系统示意图。I²C设备的地址为3位，连接到电源或地上，分别代表设置为1或0。图1中，第一I²C设备的地址为001(A2A1A0)，第二I²C设备的地址为010(A2A1A0)。

如果CPU需要在I²C总线上连接多于8个相同类型的设备，则需要扩展I²C总线。目前常用的I²C总线扩展方法有以下两种：

一种方法是使用更多的I²C总线。如果使用两条I²C总线，每条I²C总线上连接8个相同类型的设备即芯片，这样通过两条I²C总线就可以连接16个相同类型的设备。该方法的缺点在于CPU可访问的相同类型设备的数量受限于CPU的I²C总线个数。由于现有CPU的I²C总线接口数量有限，通常只能连接一到两条I²C总线，因此，CPU最多可以连接16个相同类型的设备，无法连接更多数量的相同类型设备。若要增加CPU的I²C总线接口，则需要较高的成本。