[发明专利]一种基于扩展IIC接口的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于扩展IIC接口的装置。

背景技术

IIC即集成电路总线，是一种双向、二进制、同步串行总线。该总线是一种多向控制总线，多个芯片可连接至同一总线结构下，每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。挂于IIC总线上的器件被分为主机和从机，主机负责初始化IIC总线的数据并产生允许传输的时钟信号，从机则是具备唯一从地址，且被主机寻址的器件。鉴于IIC使用简单，接口资源占用少的特点，在传感器数据采集等领域愈来愈普及。

在常见的应用场景中，一般将多个IIC从设备直接挂于总线上进行通讯，但鉴于总线的驱动能力和支持容抗有限等原因，使得总线上可挂载的设备和总线传输长度有限，不能满足某些IIC应用场景的需求。因此，需要对IIC进行扩展。

针对IIC接口扩展的方法，目前已有一些发明专利提出了解决方案。如CN101324875A提出了一种基于将主设备一级IIC总线扩展为多条二级IIC总线的方法，该专利包含时钟扩展模块、数据控制模块和方向控制模块，时钟扩展模块将一级IIC的SCL信号扩展成多路，数据控制模块用于二级IIC总线的选择，方向控制模块进行读写方向的控制。又如CN104142905A提出的基于CPLD或门的扩展方式，设置一个(n+1)位的数据寄存器并使每一个而输入或门的输入端分对应数据寄存器的一个位实现IIC从设备的扩展。又如CN1599343A所提出的基于时钟开关组的方法，只有时钟开关组中接通时钟开关相连的器件可以响应IIC总线控制器的请求，在相应IIC总线读写操作完成后，关闭相应的时钟开关。

目前专利中提出的IIC接口扩展方法多采用外接时钟扩展模块形成多路时钟，再由选通电路选择连接的IIC从设备，或者通过CPLD门电路对从设备的地址信号进行按位操作进行选通。这些方式多针对于同一不可修改从地址的多个从设备连接场景，但对于因IIC自身驱动不够导致接入设备受限，或因IIC自身接入容抗有限导致总线传输距离不能太远，或受硬件限制，无法接入多种总线电平的应用场景，并未给出合适的解决方法；而且上述专利多引入CPLD、FPGA等其它器件，增加了硬件走线的复杂度和软件编程的难度。

因此，有必要设计一种基于扩展IIC接口的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于扩展IIC接口的装置，该基于扩展IIC接口的装置通过扩展板扩展IIC接口，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于扩展IIC接口的装置，包括MCU和扩展板；扩展板上设有N条IIC信号通路；N为整数，N≥2；

所述的扩展板上的N个IIC信号通路的第一端分别与MCU上的N个IIC接口相连；

所述的扩展板上的N个IIC信号通路的第二端分别连接N条IIC总线。

所述的MCU上的IIC接口为IIC控制器的接口。

所述的MCU上的IIC接口为由通用IO口模拟的IIC接口。

所述的MCU上的IIC接口为由IP核实现的IIC接口。

扩展板上的每一条IIC信号通路中设有双向总线缓冲器。优选P82B96芯片。

所述的MCU集成在核心板中。

核心板中还集成有现场可编程门阵列。如果MCU内部具备现场可编程门阵列，如ZC7020芯片等，可以由可编程门阵列实现IIC接口功能，MCU并非必须具备该功能。

为实现扩展板与MCU的电平匹配，在N个IIC信号通路的第一端通过上拉电阻接直流电压V1，V1为MCU的IIC接口的基准电压。

为实现扩展板与IIC负载的电平匹配，在N个IIC信号通路的第二端通过上拉电阻接直流电压V2，V2为负载端的IIC接口的基准电压。

作为优选，N＝4。

有益效果：

本发明的基于扩展IIC接口的装置，通过扩展板实现IIC接口的扩展。该装置使得硬件电路板对下行IIC从设备的采集更具兼容性，能够满足IIC从设备的扩展，支持多达四种不同总线电平的转换。在从设备数量不多、IIC总线电平种类少的情况下，扩展板的缓冲芯片可进行选择性焊接，不会增加系统的额外成本。

本发明能解决以下技术问题：

1.解决接入IIC从设备过多，CPU接口资源不够的问题。

2.解决因IIC从设备扩展，硬件电路板兼容性不够的问题。

3.解决从设备的数量和通讯距离受IIC总线400pF容抗限制的问题。

4.解决IIC从设备电平逻辑电平不统一的问题。