[发明专利]一种I2C总线转发器及其读写方法

说明书

技术领域

本发明所述的技术方案涉及一种总线转发器及其读写方法，尤其是一种应用于不同频率的I²C总线的转发器及其读写方法。

技术背景

I²C(集成电路间互连总线)是由飞利浦公司于上世纪80年代早期开发的。它是一个简单的两线总线，包括一条数据线和一条时钟线。目前I²C已经成为重要的全球业界标准，被所有主要的IC厂商所认同和使用。I²C是低数据速率方式，用于短距离用途，它具有多种功能和仲裁特性，采用主控-伺服通讯方式。I²C总线与其它总线如UART、CAN、USB、SPI相比，具有操作简单，得到应用的时间比较长等优点。

一般，I²C的频率可以做到100kHz、400kHz和3.4MHz。当需要在同一总线上同时使用100kHz、400kHz和3.4MHz不同频率设备时，可以使用一个I²C总线转发器，将两种设备隔离在两侧，使它们分别按自己的频率工作，如飞利浦公司的PCA9515。目前市场上的I²C总线转发器在工作时，设置在主设备和从设备之间，使I²C总线上的频率在经过I²C总线转发器后降低或升高到从设备所需的频率。它的缺点是，一个I²C总线转发器只能转发一个频率，当I²C总线上有多个不同频率的从设备时，就无法用一个I²C总线转发器完成多种频率转发；另外，此类I²C总线转发器使用时需要系统配置一个开关控制转发器的开启和闭合，从而增加了系统的复杂性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明拟提出一种可在不同传输频率的I²C总线间使用的I²C总线转发器及其读写方法，具有多种频率转发功能，且操作简单，无需额外开关控制。本发明所述的一种I²C总线转发器，包括一个总线从设备接口、一个或一个以上总线主设备接口、一个状态机和至少一个读写寄存器，其中，总线主设备接口、总线从设备接口和读写寄存器分别与状态机相连。

总线从设备接口和总线主设备接口分别用于连接主设备和从设备，与主设备相连的I²C总线简称I²C主总线，与从设备相连的I²C总线简称I²C从总线。I²C从总线的工作频率可以低于、等于或高于I²C主总线的工作频率。

上述I²C总线转发器的状态机根据主设备发出的指令，判断是否对需要进行频率转发的从设备进行读写访问，然后根据相应的指令由初始状态切换到写访问或读访问状态。

在读写过程中，所述读写寄存器保存或更新1个或多个需要转发的从设备的器件地址、访问地址、读写数据和重读标志位等。

在对从设备进行读写访问前，所述主设备通过I²C主总线在读写寄存器中写入一个或多个需要转发的从设备器件地址。

所述I²C总线转发器的读写方法，具体写访问步骤如下：

S1.主设备发出写访问命令，I²C总线转发器的状态机判断是否是对需要转发的从设备发出写访问命令，若不是，则保持空闲状态；

S2.若是，在I²C总线转发器的读写寄存器中保存此次写访问的从设备的器件地址、访问地址和写入的数据，同时状态机通过总线从设备接口向主设备发送写成功的应答；

S3.I²C总线转发器通过I²C从总线对保存在读写寄存器中的从设备的器件地址进行写访问，使用读写寄存器保存的访问地址为访问地址，使用读写寄存器保存的写入数据为写入的数据；

S4.写访问结束，I²C总线转发器的状态机恢复到初始的空闲状态。

具体读访问步骤如下：

S1.主设备发出读访问命令，I²C总线转发器的状态机判断是否是对需要转发的从设备发出读访问命令，若不是，则保持空闲状态；