[发明专利]一种扩展I2C总线的方法及I2C总线扩展装置

权利要求书

1.一种I²C总线扩展装置，将主设备处的一级I²C总线扩展为多条二级I²C总线，其特征在于，该装置包括：

时钟扩展模块，用于将一级I²C总线中的串行时钟线SCL信号扩展成多个串行时钟线SCL信号后，分发至各二级I²C总线的串行时钟线SCL上；

方向控制模块，用于根据被选通的一、二级I²C总线上的当前操作状态，确定串行数据线SDA信号方向，所述当前操作状态包括开始、停止、设备地址、字地址、读操作、写操作、数据读写以及响应状态，其中，在写操作过程的响应状态，确定串行数据线SDA信号方向为从设备到主设备方向，在写操作过程的除响应状态外的其他状态中确定串行数据线SDA信号方向为主设备到从设备方向；在读操作过程中的响应状态和数据读写状态，确定串行数据线SDA信号方向为从设备到主设备方向，在写操作过程的除响应状态和数据读写状态外的其他状态确定串行数据线SDA信号方向为主设备到从设备方向；

数据控制模块，用于根据主设备发出的选择信号，选通一级I²C总线的串行数据线SDA与其中一条二级I²C总线的串行数据线SDA的连接，还用于根据方向控制模块确定的串行数据线SDA信号方向设置串行数据线SDA信号的方向。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述方向控制模块，进一步用于将所述确定的串行数据线SDA信号方向携带在方向控制信号中发送给所述数据控制模块；

所述数据控制模块，进一步用于根据所述方向控制模块发送的方向控制信号设置串行数据线SDA信号的方向。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方向控制模块具体包括：

开始判断模块，用于判断被选通的一、二级I²C总线的当前操作状态是否为开始状态，并向读写判断模块和响应判断模块输出开始状态信号，并在当前操作状态为开始状态时，在开始状态信号上输出一个负脉冲；

结束判断模块，用于判断被选通的一、二级I²C总线的当前操作状态是否为结束状态，并向方向判断模块输出停止状态信号，并在当前操作状态为结束状态时，在停止状态信号上输出一个负脉冲；

读写判断模块，用于根据开始状态后串行数据线SDA信号第8比特的值，判断被选通的一、二级I²C总线的当前操作状态是写操作还是读操作状态，并向方向控制模块发送读写信号，并在当前操作状态为写操作状态时，将所述读写信号置0，在当前操作状态为读操作状态时，将所述读写信号置1，并在保持一个串行时钟线SCL信号周期后重新置0；

响应判断模块，用于根据接收到的开始状态信号、串行时钟线SCL信号和串行数据线SDA信号，判断主设备是否收到有效的响应信号，并向所述方向控制模块发送响应状态信号，并在主设备收到无效的响应信号时，将所述响应状态信号置1，并在保持一个串行时钟线SCL信号周期后重新置0；

方向判断模块，用于根据接收到的停止状态信号、读写信号、响应状态信号和串行时钟线SCL信号，判断被选通的一、二级I²C总线的当前操作状态，输出用于控制被选通的一、二级I²C总线之间的串行数据线SDA信号方向的方向控制信号。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述方向判断模块，进一步用于设置方向控制信号初始值为0；

设置一第三计数器，从开始状态开始对串行时钟线SCL信号下降沿触发计数，如果读写信号一直为0，当第三计数器计到9时，将方向控制信号置1，并在保持一个串行时钟线SCL时间周期后重新置0，并在下一个计数触发时将第二计数器复位为1后继续计数并重复上述操作，直到出现停止状态；如果在第三计数器计数期间读写信号变为1，则将所述方向控制信号置为1，直到检测到无效的响应信号时，将所述方向控制信号置0。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟扩展模块、方向控制模块和数据控制模块通过复杂可编程逻辑器件CPLD或现场可编程逻辑器件FPGA实现。