[发明专利]扩展内部集成电路总线的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子系统应用设计技术领域，尤其涉及一种扩展内部集成电路(Inter-Integrated Circuit，I²C)总线的方法及装置。

背景技术

总线(Bus)指通过分时复用的方式，将信息从一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。按照传输数据的方式划分，可以分为串行总线和并行总线。串行总线中，二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件；并行总线的数据线通常超过2根。

I²C总线是由Philips开发的一种简单的双向两线串行总线，用来实现有效的微型电子器件或部件之间的控制。每个连接到I²C总线的器件都可通过硬件设定的唯一地址和一直存在的简单的主机/从器件关系软件设定地址。连接到I²C总线的器件中，初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件为主机；被主机寻址的器件为从器件。由于发送数据到总线的器件为发送器，从总线接收数据的器件为接收器，因此，主机既可以作为主机发送器也可以作为主机接收器。

I²C总线包括串行数据线SDA和串行时钟线SCL。I²C总线传输数据的示意图如图1所示。主机在起始位或起始条件S后发送了一个从器件地址，这个地址共有7位。紧接着的第8位是数据方向位R/W，0表示发送即写数据，1表示请求即读数据。被寻址的从器件接收到这个命令后，回复给主机一个确认响应(ACK)。如果当前数据传输周期是发送，则主机在接收到确认ACK后把数据以字节(8bit数据)为单位串行的送上数据总线；如果当前数据传输周期是请求数据，则从器件在发送确认ACK后把数据以字节(8bit数据)为单位串行的送上总线；接收器在接收到数据后，必须给出确认ACK；发送器在收到ACK确认后可以继续发送下一组数据。数据传输一般由主机产生的停止位P终止。

I²C总线在板级连接的应用中，很多用到I²C总线的电子系统都使用模块化设计。如图2所示，这种电子系统往往由一个母板21和许多设置有从器件的子板(或子卡)24组成。母板21上提供许多子卡接插件接口26，选配各种子卡24插入母板21的子卡接插件接口26即构成了一个完整的电子系统。每个母板的接插件接口26往往支持不同种类型的子卡。因此，在模块化电子系统启动时，母板21必须扫描各个接口确认是否有子卡存在，并判断子卡的具体类型并初始化子卡。从成本和实用方面考虑，电子系统在子卡24上放置一个掉电后数据不丢失的存储芯片，即I²C电可擦可编程只读存储器(EEPROM)(例如24c02)25。EEPROM 25内存储一组约定的子卡信息。当系统启动时，母板21上的系统控制器CPU 22通过I²C总线23读取EEPROM 25内的约定信息，根据读取的信息判断子卡24的存在和类型，而后完成相应的初始化工作。

根据Philips给I²C EEPROM器件分配的地址段：1010000～1010111，其中前高四位固定为1010，后三位为用户配置。这样一条I²C总线最多可连接8个I²C EEPROM器件，也就是说，模块化电子系统的母板21上最多只能挂接8个子卡24，导致电子系统的扩展受限。一条I²C总线及其连接的8个从器件统称为板级I²C器件。板级I²C器件设置于母板上。