[发明专利]一种I2

说明书

本发明提供一种I²C通信总线监测调试设备及方法，监测调试设备并联于I²C通信总线，包括接口模块，用于提供I/O接口，以与I²C通信总线相连接；信息提取模块，用于提取I²C通信总线中SDA数据线的电位变化信息及SCL时钟线的电位变化信息；总线状态转换模块，与所述信息提取模块连接，将I²C通信总线电平变化信息转换为I²C通信总线状态信息；处理模块，与总线状态转换模块连接，用于对包括所述I²C通信总线状态信息的通信协议进行解析，并提取I²C通信总线的异常；通信模块，用于传输解析后的通信协议及异常。本方案，可自动监测I²C通信总线的状态，节省了人力资源。

技术领域

本发明涉及仪器设备的控制系统间通信技术领域，具体涉及一种I²C通信总线监测调试设备及方法。

背景技术

目前许多仪器设备的控制系统间通信方式，尤其是便携式、台式等医疗器械，由于受到体积功能的限制，内部的关键部件以及模块之间，一般采用同步通信方式，如SPI、I²C等。区别于如RS232、RS485以及控制网络CAN、Ethernet等异步通信方式，同步通信采用主从方式，需要主控制器发出时钟信号，以同步其他分控制系统。在医疗仪器系统中，受体积与空间位置影响，在台式或者便携式的诊断与治疗仪器内，使用的是同步通信总线方式，比如眼底相机、干眼检测仪、近视视力筛查仪、小型荧光显微成像系统等等，上述诊断与治疗仪器内部通常主要包括光学系统、运动控制(系统)、成像系统、电子学系统以及软件系统等。其中的电子学系统，主要用于驱动控制机械结构系统的运动，为光学系统提供光源、光学探测及将光信号转换成电信号，为成像系统提供硬件图像信息采集，为软件系统提供硬件处理器平台以及其他信号处理，比如位置传感等控制信号的采集等。为了提高通信的可靠性与稳定性，再加上便于组建网络等，通信采用的连接线缆数量越少越好，也能够从一定程度上提高抗干扰性，目前通常采用的是SPI或者I²C通信方式。

其中，SPI通信是全双工通信，采用3线或4线方式，SPI无法进行组网，通常只能采用复用时钟、数据总线等方式，或者采用菊花链方式进行多方通信。通常情况下，SPI通信用于主控制器与外部存储器之间，或者主控制与外部高速器件ADC、DAC控制器之间。对于医疗仪器控制系统中，分布多、距离适中等特点不宜采用SPI通行方式，且SPI通信采用3线或4线方式，在医疗仪器控制系统分布多时导致线缆数量多，从而通信可靠性无法满足要求。而单独的控制单元与主控制系统之间通常采用I²C通信方式，该通信方式仅需要两根线缆，采用半双工方式，并且通过硬件地址设定可以进行多个控制器件组网连接，包括微控制器、外部芯片等。虽然I²C通信总线协议以及通信方式已经非常成熟，几乎所有的控制器中都带有相应的控制模块，许多学习爱好者为了对该控制技术有更深的理解，对微控制器自带的I²C控制器配置与使用过程，复杂而不易于理解，有许多开发者用I/O对I²C通信控制进行模拟，也能取得很好的效果。

I²C通信无论采用微控制器自带的控制接口，还是采用I/O模拟方式，在实际的通信过程中，微处理器的工作方式通常为时间片轮训方式，该种工作方式任务繁多、中断频繁，导致I²C通信很容易被其他任务中断；甚至有的微控制器(比如STM32系列)内部的I²C控制接口本身存在许多的缺陷与设计问题，如通信异常中断、时序异常等情况，加上许多通信问题的发生具有偶然性、无规律性，这样的情况下医疗仪器系统设计的稳定性与可靠性难以得到保障。