[发明专利]一种实现I2C总线控制的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及因特尔集成电路(I2C，Inter-Integrated Circuit)总线技术，尤 其涉及一种利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现I2C总线控制的系统及方法。

背景技术

I2C总线是一种由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。I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如 今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对 各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统 风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安 全性，方便了管理。

在现有的以太网交换机、路由器等设备中，经常会使用I2C总线来控制整 个系统的温度传感器、电源管理模块、电可擦可编程只读存储器(E2PROM， Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等多个设备。这些设备 将分布在整个系统中，统一管理时，由于走线太长、设备太多等等原因，可能 造成信号质量太差，从而引起设备访问不正常。

现有一些专门的I2C总线驱动芯片，比如缓冲器(buffer)或者集线器(hub) 等可以解决这个对I2C总线控制的问题，但是，由于I2C总线驱动芯片是一种 硬件实现，因此，采用这种I2C总线驱动芯片会额外增加制造成本；而且在一 些高密度单板上，也没有额外的空间来放置这些I2C总线驱动芯片，如果硬性 要放置这些I2C总线驱动芯片，则会增加单板的设计复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现I2C总线控制的系统及方 法，通过CPLD来实现I2C总线控制，能降低成本和单板的设计复杂度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现I2C总线控制的系统，该系统包括：复杂可编程逻辑器件(CPLD)， 用于将采集自主设备的因特尔集成电路(I2C)总线的SCL信号分成多路并扩 展到从设备的I2C总线上；在采集自主设备的I2C总线的SDA信号与从设备的 I2C总线的SDA信号之间，判断当前数据状态并确定出当前SDA信号的方向。

其中，所述CPLD进一步包括：信号采集模块、时钟分发模块和方向控制 模块；其中，

信号采集模块，用于采用高频率的时钟信号采集主设备的I2C总线的SCL 信号和SDA信号；

时钟分发模块，用于将主设备的I2C总线的SCL信号扩展到下级多路从设 备的I2C总线的SCL信号上；

方向控制模块，用于通过判断主设备与下级多路从设备的I2C总线上的当 前数据状态，确定出当前SDA信号的方向。

其中，所述当前数据状态为SDA_DIR＝0时，所述当前SDA信号的方向具 体为：由主设备到从设备的方向；

或者，所述当前数据状态为SDA_DIR＝1时，所述当前SDA信号的方向具 体为：由从设备到主设备的方向。

其中，所述CPLD进一步包括：数据控制模块，用于根据方向控制模块的 信号，选择SDA信号的方向。

其中，所述CPLD进一步包括：防挂死模块，用于在系统启动或者复位过 程中向各个下级从设备分发时钟，使各个下级从设备释放I2C总线。

一种实现I2C总线控制的方法，该方法包括：

将采集自主设备的I2C总线的SCL信号分成多路并扩展到从设备的I2C总 线上；

在采集自主设备的I2C总线的SDA信号与从设备的I2C总线的SDA信号 之间，判断当前数据状态并确定出当前SDA信号的方向。

其中，所述采集具体包括：信号采集模块采用高频率的时钟信号采集主设 备的I2C总线的SCL信号和SDA信号。

其中，将所述SCL信号分成多路并扩展到从设备的I2C总线上具体包括： 时钟分发模块将主设备的I2C总线的SCL信号扩展到下级多路从设备的I2C总 线的SCL信号上。

其中，在所述SDA信号与从设备的I2C总线的SDA信号之间，判断当前 数据状态并确定出当前SDA信号的方向具体包括：方向控制模块通过判断主设 备与下级多路从设备的I2C总线上的当前数据状态，确定出当前SDA信号的方 向；其中，