I2C总线规范
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1
序言........................................................................................................................3 1.1 版本1.0-1992....................................................................................................................3 1.2 版本2.0-1998....................................................................................................................3 1.3 版本2.1-2000....................................................................................................................3
2
1.4 购买Philips的IC总线元件..............................................................................................3 I2C总线使设计人员和厂商都得益..........................................................................3 2.1 设计人员的得益.................................................................................................................4 2.2 厂商的得益.........................................................................................................................5 介绍I2C总线规范...................................................................................................6 I2C总线的概念.......................................................................................................6 总体特征.................................................................................................................7 位传输.....................................................................................................................7 6.1 数据的有效性.....................................................................................................................7 6.2 起始和停止条件.................................................................................................................8 传输数据.................................................................................................................9 7.1 字节格式............................................................................................................................9 7.2 响应...................................................................................................................................9 仲裁和时钟发生....................................................................................................10 8.1 同步.................................................................................................................................10 8.2 仲裁.................................................................................................................................10 8.3 用时钟同步机制作为握手..................................................................................................11
2
3456
7
8
97位的地址格式.....................................................................................................12 107位寻址..............................................................................................................13 10.1 第一个字节的位定义......................................................................................................13
10.1.1 广播呼叫地址.......................................................................................................14 10.1.2 起始字节..............................................................................................................15 10.1.3 CBUS的兼容性...................................................................................................16 11标准模式I2C总线规范的扩展.............................................................................16 12快速模式.............................................................................................................17 13Hs模式...............................................................................................................17 13.1 高速传输........................................................................................................................17 13.2 Hs模式的串行数据传输格式..........................................................................................19 13.3 从F/S模式切换到Hs模式以及返回..............................................................................20 13.4 低速模式中的快速模式器件............................................................................................21 13.5 串行总线系统的混合速度模式........................................................................................21
13.5.1 在混合速度总线系统中的F/S模式传输...............................................................22 13.5.2 在混合速度总线系统中的Hs模式传输.................................................................22 13.5.3 混合速度总线系统中电桥的时序要求...................................................................24
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14
10位寻址............................................................................................................24
14.1 头两个字节位的定义......................................................................................................24 14.2 10位寻址的格式............................................................................................................24 14.3 广播呼叫地址和10位寻址的起始字节...........................................................................26 I/O级和总线线路的电气规范和时序...................................................................26 15.1 标准和快速模式器件......................................................................................................26 15.2 Hs模式器件...................................................................................................................28 I2C总线器件到总线线路的电气连接...................................................................30
2
16.1 标准模式IC总线器件电阻Rp和RS的最大和最小值....................................................31
15
16
17应用信息.............................................................................................................33
2
17.1 快速模式IC总线器件的斜率控制输出级.......................................................................33
2
17.2 快速模式IC总线器件的开关上拉电路..........................................................................34 17.3 总线线路的配线方式......................................................................................................34
2
17.4 快速模式IC总线器件电阻Rp和RS的最大和最小值....................................................35
2
17.5 Hs模式IC总线器件的电阻Rp和RS的最大和最小值...................................................35 18F/S模式I2C总线系统的双向电平转换器...........................................................35 18.1 连接逻辑电平不同的器件...............................................................................................36
18.1.1 电平转换器的操作................................................................................................36 19Philips提供的开发工具......................................................................................37 20支持的文献.........................................................................................................37
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1序言
2
1.1 版本1.0-1992
1992 IC总线规范的这个版本有以下的修正• • • • • 注意
1.2 版本2.0-1998
IC总线实际上已经成为一个国际标准在超过100种不同的IC上实现而且得到超过50家公司的许可
但是• • • • •
1.3 版本2.1-2000
IC总线规范的V2.1版有以下微小的修改• •
1.4 购买Philips的IC总线元件
购买Philips的IC元件同时传递了一个在Philips的IC专利下在IC系统使用元件使系统符合由Philips定义的IC规范的许可证
2
2
2
2
2
22
而且不被使用
2
删除了用软件编程从机地址的内容删除了
低速模式
2
因为实现这个功能相当复杂
实际上这个模式是整个IC总线规范的子集
不需要明确地详细说明
增加了快速模式它将位速率增加4倍到达400kbit/s快速模式器件都向下兼容即它们可以在0~100kbit/s的IC总线系统中使用增加了10位寻址
2
允许1024个额外的从机地址
快速模式器件的斜率控制和输入滤波改善了EMC性能100kbit/s的IC总线系统或100kbit/s器件都没有改变
现在的很多应用要求总线速度更高
Hs模式
增加了高速模式
电源电压更低这个更新版的IC总线规范满足这些要求
Hs模式的器件可以和IC总线系统
而且保持和电
2
2
而且有以下的修正
它将位速率增加到3.4Mbit/s
位速率从0~3.4Mbit/s
中快速和标准模式器件混合使用源电压更高的器件兼容
电源电压是2V或更低的器件的低输出电平和滞后被调整到符合噪声容限的要求快速模式输出级的0.6V 6mA要求被删除增加了双向电平转换器的应用信息
新器件的固定输入电平被总线电压相关的电平代替
25和32
见表6和表7
在Hs模式的重复起始条件后可以延长时钟信号SCLH见13.2节的图22
Hs模式中的一些时序参数变得更随意
2
I2C总线使设计人员和厂商都得益
电讯和工业电子中
看上去不相关的设计里经常有很多相似的地方
RAMEEPROM或数据转换器
或者是音频拨号电话的
例如几乎每个系
一些智能控制通用电路
通常是一个单片的微控制器
远程I/O口
例如LCD驱动器
2
在消费者电子统都包括
• • •
面向应用的电路DTMF发生器
譬如收音机和视频系统的数字调谐和信号处理电路
为了使这些相似之处对系统设计者和器件厂商都得益而且使硬件效益最大电路最简单Philips开发了一个简单的双向两线总线实现有效的IC之间控制这个总线就称为Inter IC或IC总线现在Philips包括超过150种CMOS和双极性兼容IC总线的IC可以执行前面提到的三种类型的功能所有符合IC总线的器件组合了一个片上接口字控制电路时遇到的接口问题
使器件之间直接通过IC总线通讯这个设计概念解决了很多在设计数
2
2
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下面是IC总线的一些特征• • • • • •
2.1 设计人员的得益
符合IC总线的IC允许系统设计快速向前推进直接从功能结构图到原型此外由于它们直接剪贴
到IC总线没有任何额外的外部接口
设计快速从结构图向最后的原理图推进
使设计时间减少
2222
一条串行数据线
SDA
一条串行时钟线
SCL
从机关系软件设定地
只要求两条总线线路
每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机址主机可以作为主机发送器或主机接收器它是一个真正的多主机总线防止数据被破坏
如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁
串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s快速模式下可达400kbit/s高速模式下可达3.4Mbit/s
保证数据完整
片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波
2
连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制
图1是两个IC总线应用的例子
所以允许简单地通过从或者向总线剪贴或不剪贴IC
来修改或升级原型系统
• • • • • • • •
符合IC总线的IC还有一些功能特别吸引设计人员
结构图的功能模块与实际的IC对应不需要设计总线接口
2
因为IC总线接口已经集成在片上
集成的寻址和数据传输协议允许系统完全由软件定义相同类型的IC经常用于很多不同的应用
2
由于设计人员快速熟悉了用兼容IC总线的IC表示经常使用的功能模块在系统中增加或删除IC不会影响总线的其他电路故障诊断和调试都很简单
2
故障可被立即寻迹
通过聚集一个可再使用的软件模块的库减少软件开发时间
除了这些优点外符合IC总线的CMOS IC还向设计者在特别吸引的可移植装置和电池供电系统方面提供了特殊的功能
它们都有• • • •
极低的电流消耗 抗高噪声干扰 电源电压范围宽 工作的温度范围广
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SDASCLMICRO-CONTROLLERPCB83C528PLLSYNTHESIZERTSA5512NON-VOLATILEMEMORYPCF8582EM/S COLOURDECODERTDA9160ASTEREO / DUALSOUNDDECODERTDA9840SDASCLPICTURESIGNALIMPROVEMENTTDA4670DTMFGENERATORPCD3311HI-FIAUDIOPROCESSORTDA9860LINEINTERFACEPCA1070VIDEOPROCESSORTDA4685ADPCMPCD5032SINGLE-CHIPTEXTBURST MODECONTROLLERSAA52XXPCD5042ON-SCREENDISPLAYMICRO-CONTROLLERPCA8510P80CLXXX(a)(b) DECT无绳电话基站
图1 IC应用的两个例子
2.2 厂商的得益
符合IC总线的IC不只帮助了设计者• • • •
2
2
2
a高性能的高度集成电视b
它们也使设备厂商得到很多益处因为
简单的两线串行IC总线将互联减到最小因此IC的管脚更少而且PCB的线路也减少结果使PCB更小和更便宜
完全完整的IC总线协议不需要地址译码器和其他
2
2
胶合逻辑
IC总线的多主机功能允许通过外部连接到生产线快速测试和调整最终用户的设备符合IC总线的IC提供SO小型
2
2
VSO超小型以及DIL封装甚至减少了IC的空间要求
新设备的升级或者
这些只是一些益处另外兼容IC总线的IC通过允许简单地构造设备变量和保持设计是最新的简易升级功能增加了系统设计的灵活性
这样整个装置系列可以围绕一个基本的模型开发
功能增强的模型即扩展的存储器远程控制等等可以简单地通过剪贴相应的IC到总线上产生如果需要更大的ROM只需要从我们广泛的IC中选择一个有更大ROM的微控制器就可以了由于新的IC要
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3
• • • •
介绍I2C总线规范
譬如那些要求用微控制器的
要建立一些设计标准
一个完整的系统通常由至少一个微控制器和其他外围器件例如存储器和I/O扩展器组成系统中不同器件的连接成本必须最小执行控制功能的系统不要求高速的数据传输
对于面向8位的数字控制应用
总的效益由选择的器件和互连总线结构的种类决定
产生一个满足这些标准的系统需要一个串行的总线结构尽管串行总线没有并行总线的数据吞吐能力但它们只要很少的配线和IC连接管脚然而总线不仅仅是互连的线还包含系统通讯的所有格式和过程
串行总线的器件间通讯必须有某种形式的协议避免所有混乱件必须可以和慢速器件通讯时钟源
2
数据丢失和妨碍信息的可能性否则不可能进行修改或改进
快速器
系统必须不能基于所连接的器件
而且
应当设计一
个过程决定哪些器件何时可以控制总线如果有不同时钟速度的器件连接到总线必须定义总线的
所有这些标准都在IC总线的规范中
4
2
I2C总线的概念
NMOSCMOS双极性
两线――串行数据
SDA和串行时钟
LCDLCD
很明显
线在连接到总线的器件间传递信息存储器或键盘接口
每个器件都有一个唯一的地址识别
无论是微控制器
IC总线支持任何IC生产过程SCL驱动器
而且都可以作为一个发送器或接收器由器件的功能决定
驱动器只是一个接收器的器件
而存储器则既可以接收又可以发送数据
除了发送器和接收器外器件在执行数
据传输时也可以被看作是主机或从机见表1
表1 IC总线术语的定义 术语 发送器 接收器 主机 从机 多主机 仲裁
描述
发送数据到总线的器件 从总线接收数据的器件 初始化发送
2
主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号
此时任何被寻址的器件都被认为是从机
产生时钟信号和终止发送的器件
被主机寻址的器件
同时有多于一个主机尝试控制总线
但不破坏报文
是一个在有多个主机同时尝试控制总线但只允许其中一个控制总线并使报文不被破坏的过程
同步
2
两个或多个器件同步时钟信号的过程
IC总线是一个多主机的总线这就是说可以连接多于一个能控制总线的器件到总线由于主机通常是微控制器
让我们考虑以下数据在两个连接到IC总线的微控制器之间传输的情况
2
2
见图2
只
这突出了IC总线的主机从机和接收器由当时数据传输的方向决定
1• • • 2•
微控制器A主机微控制器A主机
发送器的关系
应当注意的是这些关系不是持久的
传输数据的过程如下寻址微控制器B从机发送器
假设微控制器A要发送信息到微控制器B
发送数据到微控制器B从机
接收器
微控制器A终止传输
如果微控制器A想从微控制器B接收信息微控制器A主机
寻址微控制器B从机
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• •
微控制器A主机
主机
接收器
从微控制器B从机
发送器
接收数据
2
微控制器A终止传输
微控制器A也产生定时而且终止传输
2
2
甚至在这种情况下避免由此产生混乱
连接多于一个微控制器到IC总线的可能性意味着超过一个主机可以同时尝试初始化传输数据为了
发展出一个仲裁过程
它依靠线与连接所有IC总线接口到IC总线
在其他主机都产生
0
的情况下
1
的
如果两个或多个主机尝试发送信息到总线详细信息请参考第8章
MICRO -CONTROLLERALCDDRIVERSTATICRAM OREEPROM首先产生一个
主机将丢失仲裁仲裁时的时钟信号是用线与连接到SCL线的主机产生的时钟的同步结合关于仲裁的更
SDASCLGATEARRAYADCMICRO -CONTROLLERB
图2 使用两个微控制器的IC总线配置举例
在IC总线上产生时钟信号通常是主机器件的责任当在总线上传输数据时钟信号
主机发出的总线时钟信号只有在以下的情况才能被改变
信号或者在发生仲裁时被另一个主机改变
2
2
每个主机产生自己的时
慢速的从机器件控制时钟线并延长时钟
5
闲时
2
总体特征
都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压
见图3
当总线空
这两条线路都是高电平
连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极开路才能执行线与的功
SDA和SCL都是双向线路
能IC总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s在快速模式下可达400kbit/s在高速模式下可达3.4Mbit/s连接到总线的接口数量只由总线电容是400pF的限制决定关于高速模式主机器件的信息请参考第13章
6
高
位传输
2
由于连接到IC总线的器件有不同种类的工艺CMOSNMOS双极性的电平不是固定的它由VDD的相关电平决定
见第15章的电气规范
一个时钟脉冲
逻辑0低和1
每传输一个数据位就产生
6.1 数据的有效性
SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定信号是低电平时才能改变
见图4
数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟
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VDDpull-upresistorsRpRpSDA (Serial Data Line)SCL (Serial Clock Line)SCLKSCLKN1OUTSCLKINDATAN1OUTDATAINDEVICE 1
SCLKN2OUTSCLKINSCLKDATAN2OUTDATAINDEVICE 2
2
图3 标准模式器件和快速模式器件连接到IC总线
SDA
SCL
data linestable;data valid
changeof dataallowed
图4 IC总线的位传输
6.2 起始和停止条件 在IC总线中
2
2
唯一出现的是被定义为起始S和停止P条件见图5的情况
其中一种情况是在SCL线是高电平时当SCL是高电平时
SDA线从高电平向低电平切换这个情况表示起始条件
SDA线由低电平向高电平切换表示停止条件
此时的起始条件
S
符号S将作为一个通用
但是没
起始和停止条件一般由主机产生总线在起始条件后被认为处于忙的状态在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态总线的空闲状态将在第15章详细说明
如果产生重复起始和重复起始
Sr
Sr
条件而不产生停止条件
见图10
条件在功能上是一样的
总线会一直处于忙的状态因此在本文档的剩余部分
的术语既表示起始条件又表示重复起始条件除非有特别声明的Sr
如果连接到总线的器件合并了必要的接口硬件
SDA
那么用它们检测起始和停止条件十分简便
有这种接口的微控制器在每个时钟周期至少要采样SDA线两次来判别有没有发生电平切换
SDA
SCL
S
START condition
P
STOP condition
SCL
图5 起始和停止条件
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7传输数据
7.1 字节格式
发送到SDA线上的每个字节必须为8位每次传输可以发送的字节数量不受限制每个字节后必须跟一个响应位等待状态
首先传输的是数据的最高位
MSB
见图6
如果从机要完成一些其他功能后
数据传输继续
甚至在传输一个字见10.1.3节
例如一个
内部中断服务程序才能接收或发送下一个完整的数据字节可以使时钟线SCL保持低电平迫使主机进入
当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后
2
在一些情况下可以用与IC总线格式不一样的格式
7.2 响应
例如兼容CBUS的器件
此时不会产生响应
节时用这样的地址起始的报文可以通过产生停止条件来终止
数据传输必须带响应相关的响应时钟脉冲由主机产生在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA线高电平
在响应的时钟脉冲期间接收器必须将SDA线拉低使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低见图7
从机必须使数据线保持
主机必须再一次
主机产生一向从机
当然
必须考虑建立和保持时间
在第15章详细说明
通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后除了用CBUS地址开头的报文必须产生一个响应见10.1.3节高电平终止传输
当从机不能响应从机地址时例如它正在执行一些实时函数不能接收或发送
主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输这个情况用从机在第一个字节后没有产生响应来表示
它必须通过在从机不产生时钟的最后一个字节不产生一个响应
允许主机产生一个停止或重复起始条件
发送器必须释放数据线
如果从机
接收器响应了从机地址但是在传输了一段时间后不能接收更多数据字节
从机使数据线保持高电平
个停止或重复起始条件
如果传输中有主机接收器发送器通知数据结束从机
图6 IC总线的数据传输
2
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图7 IC总线的响应
2
8仲裁和时钟发生
2
8.1 同步
所有主机在SCL线上产生它们自己的时钟来传输IC总线上的报文数据只在时钟的高电平周期有效因此
需要一个确定的时钟进行逐位仲裁
2
时钟同步通过线与连接IC接口到SCL线来执行这就是说SCL线的高到低切换会使器件开始数它们的低电平周期而且一旦器件的时钟变低电平它会使SCL线保持这种状态直到到达时钟的高电平见图8
waitstateCLK1
start countingHIGH period但是如果另一个时钟仍处于低电平周期这个时钟的低到高切换不会改变SCL线的状态因此
此时
低电平周期短的器件会进入高电平的等待状态
SCL线被有最长低电平周期的器件保持低电平
CLK2
counterresetSCL
图8 仲裁过程中的时钟同步
当所有有关的器件数完了它们的低电平周期后时钟线被释放并变成高电平之后器件时钟和SCL线的状态没有差别而且所有器件会开始数它们的高电平周期首先完成高电平周期的器件会再次将SCL线拉低
这样产生的同步SCL时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定
8.2 仲裁
主机只能在总线空闲的时侯启动传输
两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间
发送高电平的主机将
这样
在其他主机发送低电平时
tHD;STA
内
产生一个起始条件结果在总线上产生一个规定的起始条件
当SCL线是高电平时仲裁在SDA线发生断开它的数据输出级
因为总线上的电平与它自己的电平不相同
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仲裁可以持续多位它的第一个阶段是比较地址位果是主机接收器
2
有关的寻址信息请参考第10章和第14章
发送器
如
果每个主机都尝试寻址相同的器件仲裁会继续比较数据位如果是主机
丢失仲裁的主机可以产生时钟脉冲直到丢失仲裁的该字节末尾
或者比较响应位如
因为IC总线的地址和数据信息由赢得仲裁的主机决定在仲裁过程中不会丢失信息
由于Hs模式的主机有一个唯一的8位主机码因此一般在第一个字节就可以结束仲裁见第13章 如果主机也结合了从机功能而且在寻址阶段丢失仲裁它很可能就是赢得仲裁的主机在寻址的器件因此
丢失仲裁的主机必须立即切换到它的从机模式
此时
这就意味着总
图9显示了两个主机的仲裁过程当然可能包含更多的内容由连接到总线的主机数量决定产生DATA1的主机的内部数据电平与SDA线的实际电平有一些差别如果关断数据输出线连接了一个高输出电平
master 1 loses arbitrationDATA 1 SDADATA1
这不会影响由赢得仲裁的主机初始化的数据传输
DATA2
SDA
SCL
S 图9 两个主机的仲裁过程
由于IC总线的控制只由地址或主机码以及竞争主机发送的数据决定没有中央主机何定制的优先权
在串行传输时
当重复起始条件或停止条件发送到IC总线的时侯仲裁过程仍
2
2
总线也没有任
必须特别注意的是也就是说
• • •
在进行如果可能产生这样的情况有关的主机必须在帧格式相同位置发送这个重复起始条件或停止条件
仲裁在不能下面情况之间进行重复起始条件和数据位 停止条件和数据位 重复起始条件和停止条件
从机不被卷入仲裁过程 8.3 用时钟同步机制作为握手 时钟同步机制除了在仲裁过程中使用外在字节级的快速传输中个要发送的字节
然后
从机以一种握手过程
2
还可以用于使能接收器处理字节级或位级的快速数据传输
但需要更多时间保存接收到的字节或准备另一
见图6
在接收和响应一个字节后使SCL线保持低电平
器件可以快速接收数据字节
迫使主机进入等待状态直到从机准备好下一个要传输的字节
在位级的快速传输中器件电平周期减慢总线时钟
在Hs模式中
从而
例如对IC总线有或没有限制的微控制器可以通过延长每个时钟的低任何主机的速度都可以适配这个器件的内部操作速率
见第13章
握手的功能只能在字节级使用
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97位的地址格式
在起始条件
0
S后
写
发送了一个从机地址
1
表示请求数据可能有不同的读
这个地址共有7位读
数据传输一般
Sr
表示发送
数据的传输遵循图10所示的格式紧接着的第8位是数据方向位R/W由主机产生的停止位
P
终止
但是
如果主机仍希望在总线上通讯
在这种传输中
它可以产生重复起始条件
写格式结合
和寻址另一个从机而不是首先产生一个停止条件
图10 完整的数据传输
可能的数据传输格式有• •
主机
在第一个字节后器从机•
复合格式
接收器传输的方向不会改变
见图11
发送器变成主机
接收
主机立即读从机见图12
传输改变方向的时侯起始条件和从机地址都会被重复
它之前应该发送了一个不响应信号
在第一个数据字节期间
但R/W位取反A
在第一次响应时
主机
发送器发送到从机
接收器变成从机见图13
发送器第一次响应仍由从机产生之前发送了一个不响应信号A
的主机产生停止条件
如果主机接收器发送一个重复起始条件注意 12345
复合格式可以用于例如控制一个串行存储器在重复起始条件和从机地址后数据可被传输
要写内部存储器的位置
自动增加或减少之前访问的存储器位置等所有决定都由器件的设计者决定 每个字节都跟着一个响应位
2
在序列中用A或A模块表示它们也都期望发送从机地址
报文为空
兼容IC总线的器件在接收到起始或重复起始条件时必须复位它们的总线逻辑甚至在这些起始条件没有根据正确的格式放置 起始条件后面立即跟着一个停止条件
是一个不合法的格式
图11 主机
发送器用7位地址寻址从机接收器
传输方向不变
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图12 在第一个字节后主机立即读从机
图13 复合格式
10
2
7位寻址
广播呼叫
地址
使用这个地址时
理论上所有器件都会发出一个响应
但是
也可以
IC总线的寻址过程是通常在起始条件后的第一个字节决定了主机选择哪一个从机例外的情况是可以寻址所有器件的
使器件忽略这个地址广播呼叫地址的第二个字节定义了要采取的行动这个过程将在10.1.1节详细介绍有关10位寻址的信息请参考第14章
10.1 第一个字节的位定义
第一个字节的头7位组成了从机地址见图14第一个字节的最低位是0
最低位
LSB是第8位它决定了报文的方向1
表示主机会向从机读信息
如果一样
表示主机会写信息到被选中的从机
当发送了一个地址后系统中的每个器件都在起始条件后将头7位与它自己的地址比较器件会任务它被主机寻址至于是从机
MSBLSBR/Wslave address接收器还是从机发送器都由R/W位决定
图14 起始条件后的第一个字节
从机地址由一个固定和一个可编程的部分构成
2
由于很可能在一个系统中有几个同样的器件从机地
址的可编程部分使最大数量的这些器件可以连接到IC总线上器件可编程地址位的数量由它可使用的管脚决定例如如果器件有4个固定的和3个可编程的地址位那么相同的总线上共可以连接8个相同的器件
2
IC总线委员会协调IC地址的分配
2
进一步的信息可以从最后列出的Philips代理商处获得保留的
两组8位地址0000XXX和1111XXX的用途见表2从机地址的11110XX位组合保留给10位寻址见第14章
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表2 第一个字节中位的定义 从机地址 0000 000 0000 000 0000 001 0000 010 0000 011 0000 1XX 1111 1XX 1111 0XX 注123
10.1.1 广播呼叫地址
广播呼叫地址是用来寻址连接到IC总线上的每个器件但是何数据
它可以通过不发出响应来忽略这个地址
接收器运转
01
LSB
0
0
0
0
0
0
0
0
A
X
X
XX
X
X
X
BA
2
R/W位 0 1 X X X X X X 描述 广播呼叫地址 起始字节1 2CBUS地址 3保留给不同的总线格式保留到将来使用 Hs模式主机码 保留到将来使用 10位从机寻址
没有器件允许在接收到起始字节后响应个地址时
2
CBUS地址已被保留使可以在相同的系统内部混合兼容CBUS和兼容IC总线的器件接收到这
兼容IC总线的器件不能响应
2
2
2
保留给不同总线格式的地址包括使能IC和其他协议混合只有可以在这种格式和协议下工作兼容IC总线的器件才能响应这个地址
如果器件在广播呼叫结构中不需要任
它会响应这个接收器响应广
如果器件要求从广播呼叫地址得到数据
地址并作为从机第二个和接下来的字节会被能处理这些数据的每个从机
见图15
播呼叫地址的含意通常在第二个字节说明
这里要考虑两种情况• •
当最低位B是当最低位B是
first byte
(general call address)
second byte
图15 广播呼叫地址格式
当位B是•
0
时
第二个字节的定义如下
接收到这个两字节序列时
要采取预防措施确
00000110
H06
通过硬件写入和复位从机地址的可编程部分
所有打算响应这个广播呼叫地址的器件将复位并接受它们地址的可编程部分保器件不会在加上电源电压后将SDA或SCL线拉低• •
编程过程的顺序请参考相应器件的数据表 剩下的代码没有被确定器件必须忽略它们
当位B是1时这个两字节序列是一个硬件广播呼叫
00000100H0400000000
H00
因为这些低电平会阻塞总线
通过硬件写从机地址的可编程部分所有通过硬件定义地址可编程部分和
器件不会复位
这个代码不允许在第二个字节使用
响应广播呼叫地址的器件会在接收这两个字节序列时锁存可编程的部分
即序列由一个硬件主机器件发送例如
键盘扫描器它们不能编程来发送一个期望的从机地址由于硬件主机预先不知道报文要传输给哪个器件
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第二个字节中剩下的7位是硬件主机的地址控制器
让系统识别它
见图16
例如
微
这个地址被一个连接到总线的智能器件识别
它的从机地址和主机地址一样
并指引硬件主机的信息如果硬件主机也可以作为从机
图16 硬件主机
在一些系统中
可以选择在系统复位后在从机
发送器模式
接收器模式中设置硬件主机发送器
数据必须发送到哪个地址
这样
系统的配
这个
置主机可以告诉硬件主机发送器编程过程后硬件主机仍处于主机
10.1.2 起始字节
微控制器可以用两种方法连接到IC总线有片上硬件IC总线接口的微控制器可被编程为只由总线的请求中断
当器件没有这种接口时
它必须经常通过软件监控总线
见图18
起始过程包括很显然
微控制器监控或查询总线
的次数越多用于执行自己功能的时间越少
2
2
发送器的数据传输
现在处于从机接收器模式见图17
因此快速硬件器件和相关的依靠查询的慢速微控制器有速度差别此时数据传输前应有一个比正常时间长的起始过程• • • •
起始条件起始字节
S 00000001
ACK Sr
响应时钟脉冲重复起始条件
图17 由可以直接转储数据到从机器件的硬件
a)配置主机发送转储地址到硬件主机 b)硬件主机转储数据到选中的从机
发送器
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SDA
dummy
acknowledge(HIGH)
SCL
S
12789ACK
Sr
start byte 00000001
图18 起始字节过程
在要求总线访问的主机发送起始条件S后
发送起始字节
00000001
没有器件允许
因此
另一个微控制器可以
微控制
采样以低采样速率采样SDA线直到在启动字节检测到7个0器切换到一个更高的采样速率寻找用于同步的重复起始条件Sr
接收到重复起始条件Sr后硬件接收器会复位在起始字节后产生一个相关的响应时钟脉冲响应起始字节
10.1.3 CBUS的兼容性
CBUS接收器可以连接到标准模式的IC总线但是应位
通常
IC的传输是8位的字节序列
2
2
2
在SDA线检测到这个低电平后
从而忽略了起始字节
这只在遵守总线的字节处理格式时出现
必须连接第三条叫DLEN的线
因此
而且要省略响
2
兼容CBUS的器件有不同的格式发送CBUS地址后
在混合的总线结构中IC总线器件必须不能响应CBUS的报文件不会相应的特殊CBUS地址报文见图19
主机
在停止条件后
0000001X
所有器件再次准备好接收数据
保留了一个兼容IC总线器
发送CBUS格式的
DLEN线被激活
发送器可以在发送CBUS地址后发送CBUS格式传输由能被所有器件识别的停止条件结束
注意如果已知CBUS配置而且不能预见CBUS兼容器件的扩展设计者允许根据所用器件的特殊要求调整保持时间
SDA
SCL
DLEN
SSTARTcondition
CBUSaddress
R/Wbit
ACKrelatedclock pulse
n - data bits
CBUSload pulse
PSTOPcondition
接收器的数据传输格式
图19 CBUS发送器
11
标准模式I2C总线规范的扩展
2
标准模式IC总线规范在80年代的初期已经存在它规定数据传输速率可高达100kbit/s而且7位寻址这个概念在普及中迅速成长量不断增长的新器件
• • •
快速模式高速模式10位寻址
2
今天它已经作为一个标准被全世界接受而且Philips Semiconductors
和其他供应商提供了几百种不同的兼容IC为了符合更高速度的要求以及制造更多可使用的从机地址给数
标准模式IC总线规范不断升级位速率高达400kbit/sHs模式
位速率高达3.4Mbit/s
到今天它提供了以下的扩展
允许使用高达1024个额外的从机地址
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扩展IC总线规范主要有两个原因•
至是400kbit/s3.4Mbit/s•
快速模式
2
要求的位速率远远超过100kbit/s
2
现在很多应用需要传输大量的串行数据
Hs模式
的位速率
标准模式
或者甚
半导体技术持续改进的结果使IC总线器件现在可以使用高达而且接口电路的生产成本没有任何明显的提高
由于使用7位寻址策略的大多数112地址能被立即分配很显然要求更多地址结合来防止为新器件分配从机地址的问题这个问题可以用新的10位寻址策略解决它允许可使用的地址成10倍增长
2
带有快速或Hs模式IC总线接口的新从机器件可以有7位或10位的从机地址如果可能的话首选7位地址因为它是最便宜的硬件解决方案而且报文长度最短有7位和10位地址的器件可以在相同的IC总线系统中混合使用不需要考虑它是F/S模式还是Hs模式的系统现有的和未来的主机都能产生7位或10位的地址
2
12
2
快速模式
2
已经在标准模式IC总线规范提出的协议
2
格式逻辑电平和SDA以及SCL线的最大电容负载在快
速模式IC总线规范都没有修改带IC总线接口的新器件必须至少符合快速模式或Hs模式规范的最小要求
见第13章
最小要求是
它们可以和400kbit/s传输同步可以延可以和标准模式器件在0~100kbit/s的
2
快速模式器件可以在400kbit/s下接收和发送长SCL信号的低电平周期来减慢传输
2
快速模式器件都向下兼容
IC总线系统通讯但是由于标准模式器件不向上兼容所以不能在快速模式IC总线系统中工作因为它们不能跟上这么快的传输速率因而会产生不可预料的状态
快速模式IC总线规范与标准模式相比有以下额外的特征• • • • • •
最大位速率增加到400kbit/s兼容
SDA和SCL输入有Schmitt触发器
不能阻塞总线
对于负
SDA和SCL的I/O管脚必须悬空
2
2
调整了串行数据SDA和串行时钟SCL信号的时序没有必要与其他总线系统例如CBUS
它们不能在增加的位速率下工作
快速模式器件的输入有抑制毛刺的功能如果快速模式器件的电源电压被关断
快速模式器件的输出缓冲器对SDA和SCL信号的下降沿有斜率控制功能
连接到总线的外部上拉器件必须调整以适应快速模式IC总线更短的最大允许上升时间的总线
上拉器件可以是一个电流源
最大值3mA或者是一个开关电阻电路
见图43
载最大是200pF的总线每条总线的上拉器件可以是一个电阻对于负载在200pF~400pF之间
13Hs模式
2
高速模式Hs模式器件对IC总线的传输速度有具大的突破Hs模式器件可以在高达3.4Mbit/s的位速率下传输信息
而且保持完全向下兼容快速模式或标准模式
F/S模式器件
也就是说它们可以在
但是新器
一个速度混合的总线系统中双向通讯Hs模式传输除了不执行仲裁和时钟同步外与F/S模式系统有相同的串行总线协议和数据格式虽然Hs模式器件是首选的器件它们可以在大量的应用中使用件有没有快速或Hs模式IC总线接口由应用决定
13.1 高速传输
要获得位速率高达3.4Mbit/s的传输•
源上拉电路
1
2
对正常的IC总线规范要作出以下的改进
2
Hs模式主机器件有一个SDAH信号的开漏输出缓冲器和一个在SCLH输出的开漏极下拉和电流
这个电流源电路缩短了SCLH信号的上升时间任何时侯在Hs模式只有一个主
机的电流源有效
1
未决的专利应用
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• • •
在多主机系统的Hs模式中
不执行仲裁和时钟同步
以加速位处理能力
仲裁过程一般在前面
用F/S模式传输主机码后结束的时序要求
Hs模式主机器件以高电平和低电平是1:2的比率产生一个串行时钟信号解除了建立和保持时间还可以选择Hs模式器件有内建的电桥和高速串行时钟
1
在Hs模式传输中Hs模式器件的高速数据
SDAH
SCLH线通过这个电桥与F/S模式器件的SDA和SCL线分隔开来减轻了
SDAH和SCLH线的电容负载使上升和下降时间更快•
Hs模式从机器件与F/S从机器件的唯一差别是它们工作的速度Hs模式从机在SCLH和SDAH输出有开漏输出的缓冲器SCLH管脚可选的下拉晶体管可以用于拉长SCLH信号的低电平但只允许在Hs模式传输的响应位后进行
• •
Hs模式器件的输出可以抑制毛刺而且SDAH和SCLH输出有一个Schmitt触发器
2
Hs模式器件的输出缓冲器对SDAH和SCLH信号的下降沿有斜率控制功能
在只有Hs模式的系统中不需要连接
2
图20是只有Hs模式器件的系统的物理IC总线配置主机器件的SDA和SCL管脚只在速度混合的总线系统中使用减到最小
并确保信号在要求的上升时间内从
此时
这些管脚有其他功能
可选的串连电阻RS保护IC总线器件的I/O级
防止总线上高电压的毛刺影响I/O级并将振荡和干扰
上拉电阻Rp使SDAH和SCLH线在总线空闲的时侯保持高电平拉电流源代替Rp
VDDRpSDAHSCLHRsSDAHSCLHRsSDAHRsSCLHRsSDAHRsSCLHRs(1)低电平变成高电平对于电容负载很高>100pF的总线线路为了符合上升时间的要求可以用外部上
除非跟着一个响应位
Hs模式传输的SCLH时钟脉冲上升时间被激活主机的内部电流
源上拉电路MCS缩短
RpRs(1)Rs(1)(1)SDASCLSDAHSCLHSDASCL(2)(2)(4)(2)(2)(4)(2)(2)(2)(2)MCS(3)MCS(3)VDDVSSSLAVE
VSSSLAVE
VSSMASTER/SLAVE
VSSMASTER/SLAVE
VDD
(1)这里不使用SDA和SCL它们可作其他用途(2)到输入滤波器
(3)只有激活的主机能使用它的电流源上拉电路 (4)虚线的晶体管是可选的开漏输出
可以延长串行时钟信号SCLH
图20 只有Hs模式器件的IC总线配置
1
2
未决的专利应用
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13.2 Hs模式的串行数据传输格式
Hs模式的串行数据传输格式符合标准模式IC总线规范Hs模式只能在下面的情况下所有都在F/S模式
123• •
2
2
启动
S
00001XXX
主机码有两个主要的功能
结果得到一个获胜的主机
起始条件
8位的主机码不响应位
A
图21和22详细地显示了这些情况
它表示Hs模式传输的开始
它允许在F/S模式速度下竞争主机之间仲裁和同步
Hs主机码是保留的8位代码它不用于从机寻址或其他目的而且由于每个主机都有唯一的主机码IC总线系统最多可以有8个Hs模式主机主机码0000 1000应保留作测试和诊断用的主机码是软件可编程的
由系统设计者决定
A
时发生主机码向其他器件表示
Hs模式主机器件
仲裁和时钟同步只在获胜主机仍然激活传输主机码和不响应位着不响应位见图22拉电路
A
A
后
而且SCLH线被上拉到高电平时
开始Hs模式传输而且连接的器件必须符合Hs模式规范由于不允许器件响应主机码主机码后面应跟
在不响应位激活的主机切换到Hs模式并使能在tH
SCLH信号的电流源上拉电路由于另一个器件通过延长SCLH信号的低电平周期可以拉长tH
前的串行传输当所有器件释放了SCLH线而且SCLH信号到达高电平时激活的主机使能它的电流源上
因此加速了SCLH信号最后部分的上升时间
Sr
然后激活的主机发送一个重复起始条件章
和R/W位地址
接着是7位从机地址或者10位从机地址见第14
A后
激活的主机禁能它的电流源上拉电路
使
并从选中的从机接收到一个响应位
A
和不响应位
A
在重复起始条件和每个响应位
能其他器件通过延长SCLH信号的低电平周期延长串行传输当所有器件释放而且SCLH信号到达高电平激活的主机再次使能它的电流源上拉电路
加速SCLH信号上升时间的最后部分
Sr
在下一个重复起始条件Sr后数据传输仍处于Hs模式它只会在停止条件P后返回F/S模式为了减少主机码的额外开销主机可能连接由重复起始条件
分隔的大量Hs模式传输
图21 Hs模式的数据传输格式
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t1tHSSDAH8-bit Master code 00001xxxASCLH12 to 56F/S mode789Sr7-bit SLAR/WAn× (8-bit DATA+ A/A)SrPSDAHSCLH12 to 567891Hs-mode2 to 56789If P thenF/S modeIf Sr (dotted lines)then Hs-modetH= MCS current source pull-up= Rp resistor pull-up
tFS
图22 完整的Hs模式传输
13.3 从F/S模式切换到Hs模式以及返回
复位和初始化后Hs模式器件必须处于快速模式实际上是F/S模式因为快速模式向下兼容标准模式
每个Hs模式器件可以从快速模式切换到Hs模式以及相反在图22的时间t1前这个时间间隔
激活获胜12345
不激活或丢失仲裁的主机 12 所有从机123
在图22的tFS时间每个连接的器件必须识别停止条件P并在t1时间前将内部电路从Hs模式设置
这个要求可能已被调整输入滤波器满足对于从机器件
根据Hs模式的毛刺抑制要求调整SDAH和SCLH的输入滤波器根据Hs模式的要求调整建立和保持时间如果有必要调整SDAH输出级的斜率控制
根据Hs模式的毛刺抑制要求调整SDAH和SCLH的输入滤波器当总线再次空闲时
等待检测停止条件
换到Hs模式设置
由IC总线的串行传输控制
2
每个连接的器件都在快速模式下工作时间t1和tH之间
连接的主机和从机器件由下面的行为执行切换
任何器件都可以延长
每个连接的器件必须识别S 00001XXXA时间t1和tH之间的主机
序列而且要将内部电路从快速模式设置切
根据Hs模式的毛刺抑制要求调整SDAH和SCLH的输入滤波器根据Hs模式的要求调整建立和保持时间要求在时间tH后切换到Hs模式位速率
根据Hs模式的要求调整SDAH和SCLH输出级的斜率控制在时间tH使能SCLH输出级的电流源上拉电路
斜率控制只能应用到SDAH输出级
基于电路的容差快速模式和Hs模式的要求可能不用切换内部电路就能满足
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广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 切换回快速模式设置这必须根据快速模式规范在表5指出的最小总线空闲时间内完成
13.4 低速模式中的快速模式器件
Hs模式器件完全向下兼容可被连接到一个F/S模式IC总线系统见图23
2
由于在这种配置下不
能发送主机代码所有Hs模式主机器件处于F/S模式而且将它们的电流源禁能用F/S模式速度通讯SDAH和SCLH管脚用于连接F/S模式的总线系统允许Hs主机器件的SDA和SCL管脚如果存在用于其他功能
VDDRpSDASCLRsSDAH(2)RpRsSDAH(2)(4)RsSCLH(2)RsSDAH(2)(4)RsSCLH(2)Rs(1)(1)RsSDA(2)RsSDA(2)RsSCL(2)RsSCLH(2)SDASCLSCL(2)(3)(4)VDDVSSHs-mode
SLAVE
VSSHs-modeSLAVE
VSSHs-modeMASTER/SLAVE
VSSF/S-modeMASTER/SLAVE
VSSF/S-modeSLAVE
(1)不使用电桥(2)到输入滤波器
SDA和SCL可能有别的功能
可以延长串行时钟信号SCL
(3)电流源上拉电路保持禁能
(4)虚线的晶体管是可选的开漏输出
图23 F/S模式速度下的Hs模式器件
13.5 串行总线系统的混合速度模式
如果系统结合了Hs模式快速模式和或标准模式器件之间有不同的位速率功能
见图24和25
从F/S模式部分的连接
这个电桥包含电平转换
完全由
电桥要求在适当的时间连接断开Hs模式部分到可以连接到VDD1是3V或更小即VDD2
VDD1
可以用一个互连的电桥实现在不同的器件
允许电源电压不同的器件互连如果SDA和SCL管脚兼容5V例如VDD2是5V的F/S模式器件
的Hs模式器件
电桥在Hs模式的主机器件中
在每个
这个电桥可以在任何IC中作为自治电路执行
另外
串行信号SDAHSCLHSDA和SCL控制
TR1TR2和TR3是N通道晶体管TR1和TR2有传输门的功能TR3是一个开漏极的下拉级如果TR1或TR2导通它们在两个方向上都传输低电平将被上拉到VDD1
SDA和SCL将被上拉到VDD2
当漏极和源极都上升到高电平时
导通的晶体管漏极和源极之间是高阻态在后面的情况中晶体管将作为一个电平转换器SDAH和SCLH
在F/S模式速度下
其中一个Hs模式主机的电桥连接SDAH和SCLH线到相应的SDA和SCL线
因此允许Hs模式器件在较慢的速度下与F/S模式器件通讯所有连接的器件在整个F/S模式传输中如第8章描述的进行仲裁和同步但是在Hs模式传输中电桥打开将两个总线部分分隔开来使Hs模式器件之间以3.4Mbit/s通讯
Hs模式器件和F/S模式器件之间的仲裁只在主机码
00001XXX
处执行
一般
由Hs模式主机获胜因为没有从机地址用4个0开始其他主机只有在发送保留的8位代码00000XXX时才能赢得仲裁此时电桥保持关闭而且传输在F/S模式中进行表3给出了这种系统可能的通讯速度
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VDD1RpSDAHRpBRIDGERsSDAHTR1SDAVDD2RpRpSCLHRsSDAH(2)RsRsSDAH(2)SCLHTR2SCLRsSDA(2)RsRsSDAH(2)(4)RsSCLH(2)Rs(1)(1)TR3VSS(2)(2)RsSDA(2)RsSCL(2)RsSCLH(2)(4)SCLH(2)SDASCLSCL(2)MCS(3)MCS(3)(4)VDDVSSHs-mode
SLAVE
VSSHs-modeSLAVE
VSSHs-modeMASTER/SLAVE
VSSVDDVSSHs-modeMASTER/SLAVE
F/S-modeMASTER/SLAVE
VSSF/S-modeSLAVE
(1)不使用电桥(2)到输入滤波器
SDA和SCL可能有别的功能
(3)只有激活的主机能使用电流源上拉电路
(4)虚线的晶体管是可选的开漏输出可以延长串行时钟信号SCL
图24 以Hs模式和F/S模式传输的总线系统
表3 混合速度总线系统的通讯位速率 在…之间传输
串行总线系统的配置
Hs+快速+标准 Hs+快速 Hs+标准
Hs<->Hs
Hs<->快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s - Hs<->标准 0~100kbit/s - 快速+标准 -
0~3.4Mbit/s 0~3.4Mbit/s 0~3.4Mbit/s - 0~100kbit/s - 快速<->标准 0~100kbit/s - - 0~100kbit/s 快速<->快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s - 标准<->标准 0~100kbit/s -
13.5.1 在混合速度总线系统中的F/S模式传输 图24显示的桥路互连了相应的串行总线线路00001XXX
13.5.2 在混合速度总线系统中的Hs模式传输 图25显示了在F/S模式速度下完整Hs模式传输
包括起始条件主机码和不响应位A
的时序图
尽管这个时序图被分成两个部分但它应被看作是一个时序图
其中时间点tH是两个部分的公共点
之间的通讯都根据F/S模式IC总线规范的协议
2
0~100kbit/s 0~100kbit/s 0~100kbit/s 组成一个串行总线系统
所有器件
速度
由于不发送主机码包括Hs模式器件
电流源上拉电路保持禁能而且所有输出级都是开漏输出
格式
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图25 混合速度总线系统中完整的Hs模式传输
主机码被激活或非激活的主机电桥12
在t1和tH之间见图25SDAH和SDA线
图25的tH
在Hs模式传输中SCL线保持高电平
SDA线处
启动P
这就使其他器件可以
F/S模式器
晶体管TR2导通以分隔SCLH和SCL线TR2
见图24
识别出来
电桥执行以下的动作
在晶体管TR3关断将SDA线下拉到VSS后晶体管TR1导通以分隔
当SCLH和SCL都是高电平时
必须在Sr后SCLH变低电平之前保持开路Hs模式传输在tH后用重复起始条件Sr于稳定状态的低电平准备好传输停止条件
在每个响应
A
或不响应位
A
后
激活的主机禁能它的电流源上拉电流
通过延长SCLH信号的低电平周期延迟串行传输激活的主机在所有器件释放而且SCLH信号是高电平时再次使能它的电流源上拉电路复
Hs模式用停止条件结束而且将总线系统返回到F/S模式件
P1
当在SDAH检测到图25的tFS停止条
而且采取了以下的行动
TR3
激活的主机禁能它的电流源MCS电桥也能识别这个停止条件后导通释放SDA线允许它被上拉电阻Rp拉成高电平的导通必须足够快
加速了SCLH信号上升时间的最后部分
TR1和TR2关断
在不正常的情况下TR3导通
件可以在任何时侯下拉SCL线至少1µs来关闭电桥
例如从总线中止恢
晶体管TR2在tFS后关断使SCLH和SCL互连此时两条线路都是高电平晶体管TR3在tFS
这就是F/S模式器件的停止条件
确保停止条件和下一个最快的启动条件之间的总线空闲时间是依照快速模式
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的规范见表5的tBUF
2
路是高电平时才互连空闲时间内关断
13.5.3 混合速度总线系统中电桥的时序要求 从图25可以看出电桥在t1
tHtFS处的行动必须很快不能影响SDAH和SCLH线而且电桥必
须符合SDA和SCL线快速模式规范相关的时序要求
晶体管TR1关断使SDAH和SDA互连
注意当所有线
防止总线线路的毛刺
TR1和TR2必须在快速模式规范定义的最小总线
当SDA到达高电平图25的t2
见表5的tBUF
1410位寻址
如果只使用7位寻址这部分可以忽略
有7位和10位地
这章描述的是10位寻址或重复起始条件Sr
10位寻址和7位寻址兼容而且可以结合使用10位寻址采用了保留的1111XXX作为起始条件S
的后第一个字节的头7位
2
10位寻址不会影响已有的7位寻址
址的器件可以连接到相同的IC总线
2
它们都能用于F/S模式和Hs模式系统
尽管保留地址位1111XXX有8个可能的组合但是只有4个组合11110XX用于10位寻址剩下的4个组合11111XX保留给以后增强的IC总线
14.1 头两个字节位的定义 10位从机地址是由在起始条件
S或重复起始条件
Sr
后的头两个字节组成
第一个字节的头7位是11110XX的组合其中最后两位中的从机
1
表示主机将向从机读信息
0
则第二个字节是10位从机地址剩下的8位
如果R/W位是
1
则下一个字
XX是10位地址的两个最高位MSB
第一个字节的第8位是R/W位决定了报文的方向第一个字节的最低位是0表示主机将写信息到选
如果R/W位是
14.2 10位寻址的格式
在有10位寻址的传输中可能有不同的读•
主机
传输的方向不改变见图26
写格式组合
可能的数据传输格式有
发送器将10位从机地址发送到从机
接收器
节是从机发送给主机的数据
当起始条件后有10位地址时每个从机将从机地址第一个字节的
所有发现地址相同的从机将从机地址第2
头7位11110XX与自己的地址比较并测试看第8位R/W方向位是否为0此时很可能超过一个器件发现地址相同并产生一个响应A1应A2条件Sr•
主机从机
个字节的8位XXXXXXXX与自己的地址比较此时只有一个主机发现地址相同并产生一个响
匹配的从机将保持被主机寻址直到接收到停止条件P或从机地址不同的重复起始
发送器Sr
后
发送器寻址这个从机
是
匹配的从机成员记得它之前被寻址
S后的相同
接收器用10位的从机地址读从机接收器的相同
在重复起始条件
传输方向在第2个R/W位改变图27整个过程直到并包括响应位A2都与主机
然后检查Sr后第一个字节的头7位是否和起始条件并检查第8位R/W
不是1如果匹配从机会认为它作为发送器被寻址然后产生响应A3从机直到接收到停止条件P或从机地址不同的另一个重复起始条件Sr
发送器保持寻址
并检查第
7位
重复起始条件Sr后
所有其他从机器件也用从机地址第一个字节的头7位11110XX与自己的地址比较8位•
R/W
但是没有一个会被寻址不能匹配
因为R/W=1
地址器件
10位寻址或11110XX从机地址
组合格式主机发送数据到从机然后从相同的从机读数据图28相同的主机始终占用着总线
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传输方向在第二个R/W位后改变• •
组合格式用着总线
然后发送数据到另一个从机
图29
相同的主机始终占
主机发送数据到一个从机
组合格式在一个串行传输中组合了10位和7位寻址图30的从机然后发送数据到另一个10位地址的从机
在每个起始条件S或重复起
在重
始条件Sr后发送10位或7位的从机地址图30显示了主机如何发送数据到一个7位地址
相同的主机始终占用着总线
注意1234
控制串行存储器时可以使用组合格式
可以传输数据
在第一个数据字节时
要写内部存储器位置
复起始条件和从机地址后 每个字节后都有一个响应位
2
例如
器件设计者决定了是自动加1还是减1以前访问的存储器位置
在序列中用A或块表示
兼容IC总线器件在接收到起始条件或重复起始条件后必须复位它们的总线逻辑这样它们都可以预料从机地址的发送
图26 主机
发送器用10位地址寻址从机
接收器
图27 主机
接收器用10位地址寻址从机
发送器
图28 组合格式
主机用10位地址寻址从机
然后发送数据到这个从机并向这个从机读数据
图29 组合格式
主机发送数据到两个都有10位地址的从机
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图30 组合格式
14.3 广播呼叫地址和10位寻址的起始字节 IC总线的10位寻址过程是起始条件情况是叫
广播呼叫地址00000000
格式见图10
其中第一个数据字节是主机地址的8个最低位
见10.1.2
地址的反应相同减10.1.1
2
主机发送数据到两个从机一个用7位地址一个用10位地址
S后的头两个字节通常决定了主机要寻址哪个从机
10位寻址的从机器件与7位寻址的从机器件对
例外的广播呼
H00
硬件主机可以在广播呼叫之后发送它们的10位地址此时的广播呼叫地址字节后面的两个字节包含了主机
发送器的10位地址
H01
起始字节00000001
表示用7位寻址的方法处理10位寻址
15I/O级和总线线路的电气规范和时序
2
2
15.1 标准和快速模式器件
F/S模式IC总线器件的I/O级I/O电流毛刺抑制输出斜率控制和管脚电容见表4IC总线的时序特性
总线线路电容和噪声容限见表5
图31显示了IC总线的时序定义
2
2
或者是
在表5规定的SCL时钟最小高电平和低电平周期决定了最大的位传输速率标准模式器件是100kbit/s快速模式器件是400kbit/s平周期
标准模式和快速模式IC总线器件必须能在它们最大的位速率下传输
能在该速度下发送或接收或者是应用第8章的时钟同步过程使主机进入等等状态并延长SCL信号的低电
当然在后面的情况中位速率减少
2
表4 F/S模式IC总线器件SDA和SCL I/O级的特性
参数
符号
标准模式 最小值
低电平输入电压固定的输入电平 VDD相关的输入电平 高电平输入电压固定的输入电平 VDD相关的输入电平 Schmitt触发器输入的迟滞VDD>2V VDD<2V
有3mA下拉电流时的低电平输出电压
开漏或开集电极
VDD>2V VDD<2V
总线电容从10pF到400pF的VIHmin到VILmax输出下降时间
输入滤波器必须抑制的毛刺脉宽
tSP n/a n/a
0
50
ns VOL1 VOL2
Vhys
VIH
VIL
-0.5 -0.5 3.0 0.7VDD n/a n/a 0 n/a
1.5 0.3VDD
(2)(2)
快速模式 最小值 n/a -0.5 n/a 0.7VDD 0.05VDD 0.1VDD 0 0
(4)
(3)(1)
单位
最大值 最大值 n/a 0.3VDD n/a
(2)
(1)
V V V V V V V V
(4)
n/a n/a 0.4 n/a
- - 0.4 0.2VDD
tof - 250 20+0.1Cb 250 ns - 26 -
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(5)
(5)
输入电压在0.1VDD~0.9VDDmax的各个管脚输入电流 每个I/O管脚的电容 注1234
使用非标准电源电压Rp的VDD电压
Ii -10 10 -10 10 µA Ci - 2
10 - 10 pF 不遵从IC总线系统电平规定的器件必须将输入电平连接到有上拉电阻
最大的VIH=VDDmax+0.5V
Cb=一条总线线路的电容单位是pF
在表5提出的SDA和SCL线最大tf300ns比输出级指定的最大tof250ns长允许串连的保护电阻RS连接节在SDA/SCL管脚和SDA/SCL总线之间如图36所示不超过最大的指定时间tf
快速模式器件的I/O管脚必须不能阻塞SDA和SCL线
2
(1)
5
如果VDD被关断
n/a=不可使用
表5 F/S模式IC总线器件SDA和SCL总线线路的特性
参数
符号
标准模式 最小值
SCL时钟频率
重复起始条件的保持时间在这个周期后产生第一个时钟脉冲SCL时钟的低电平周期 SCL时钟的高电平周期 重复起始条件的建立时间 数据保持时间IC总线器件 数据建立时间
SDA和SCL信号的上升时间 SDA和SCL信号的下降时间 停止条件的建立时间
停止和启动条件之间的总线空闲时间 每条总线线路的电容负载
每个连接的器件低电平时的噪声容限
包括迟滞
VnH 0.2VDD - 0.2VDD - V 2
快速模式 最小值
最大值
单位
最大值
fSCL 0 100 0 400 kHz 4.0 - tHD;STA tLOW 4.7 - tHIGH 4.0 - tSU;STA 4.7 - tHD;DAT
5.0 0
tSU;DAT 250 tr - tf - (2)
0.6 - 1.3 - 0.6 - 0.6 - -
- 0.9
(4)
(
(3)
(2)
µs µs µs µs µs µs ns
- 3.45 -
(3)
兼容CBUS的主机(见注和10.1.3节)
0
100 - 5)
1000 20+0.1Cb
300 20+0.1Cb
5)
300 ns 300 ns µs µs (
tSU;STO 4.0 - tBUF 4.7 - VnL 0.1VDD - 0.6 - 1.3 - Cb - 400 - 400 pF 0.1VDD - V 每个连接的器件高电平时的噪声容限
包括迟滞注1234
所有值都参考VIHmin和VILmax电平见表4下降沿的未定义区
如果器件不延长SCL信号的低电平周期
2
2
器件必须为SDA信号参考SCL信号的VIHmin内部提供一个至少300ns的保持时间来渡过SCL
tLOW
才会用到tHD;DAT的最大值
250ns的要求如
快速模式IC总线器件可以在标准模式IC总线系统使用但必须符合tSU;DAT
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果器件不延长SCL信号的低电平周期这就自动成为默认的情况下一个数据位到SDA线trmax+tSU;DAT=1000+250=1250ns5
Cb=一条总线线路的总电容单位是pF更快 n/a=不可用
必须在SCL线释放之前输出
2
根据标准模式IC总线规范
如果与Hs模式器件混合使用根据表6允许下降时间
图31 IC总线的F/S模式器件的时序定义
15.2 Hs模式器件
Hs模式IC总线器件的I/O电平I/O电流
2
2
毛刺抑制
2
输出斜率控制和管脚电容都在表6列出Hs
模式器件的高电平和低电平噪声容限与F/S模式IC总线器件定义的一样
图32显示了Hs模式时序的所有时序参数没有内部电流源只用外部Rp上拉SCLH
总线线路的Hs模式时序参数在表7列出下降时间由最高的位速率决定
正常的起始条件S在Hs模式中不存在地址位R/W
位响应位和数据位的时序参数都相同只有响应位后面的第一个SCLH时钟信号上升沿的值更大因为
SCLH时钟信号的最小高电平和低电平周期和最大上升和
Hs模式主机可以满足外部因此
Hs模式主机可以
由于内部产生的SCLH信号低电平和高电平周期分别是200ns和100nsSCLH时钟信号限制
考虑上升和下降时间
在最大位速率3.4Mbit/s下的时序要求
用10MHz的基频或者10MHz的倍数产生SCLH信号它对SCLH时钟的最大高电平和低电平周期没有
对最低的位速率也没有限制
时序参数不受在可能的最大位速率3.4Mbit/s下每条总线线路的电容负载最高是100pF的条件限制如果总线线路的电容负载升高位速率将逐渐下降
总线的电容负载是400pF时的时序参数请见表7
防止在开路端发生反射
此
时允许最大位速率是1.7Mbit/s总线电容负载在100pF~400pF时降时间是根据传输线路SDAH和SCLH的最大传播时间
2
时序参数必须呈线性增加上升和下
表6 Hs模式IC总线器件SDAHSCLHSDA和SCL I/O级的特性
参数
低电平输入电压 高电平输入电压
Schmitt触发器输入的迟滞
在SDAHSDA和SCLH有3mA下拉电流时的低电平输入电压开漏VDD>2 VDD<2
在VOL电平下SDA和SDAH之间或者SCL和SCLH之间两个电流方向
3mA时
的传输门导通电阻
RonH 50 (2)
符号 Hs模式 最小值
(1)(1)
单位
(1)
最大值
(2)
VIL -0.5 0.3VDD V VIH 0.7VDD VOL
0 0
RonL - VDD+0.5 V V V V k
0.4 0.2VDD 50 -
Vhys 0.1VDD -
SDA和SDAH之间或者SCL和SCLH之间的传输门
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导通电阻线路都处于VDD电平0.3VDD和0.7VDD之间
ICS 3 12 mA trCLtrCL
(3)
SCLH电流源的上拉电流应用于SCLH输出电平在电容负载是10~100pF的SCLH输出上升时间电流源使能和下降时间
外部上拉电流源是3mA电容负载是400pF的SCLH输出上升时间电流源使能
和下降时间
tfCL 10 40 ns tfCL 20 80 ns (3)
电容负载是10~100pF的SDAH输出下降时间 电容负载是400pF的SDAH输出下降时间
tfDA 10 80 ns tfDA 20 (4)(3)
160 ns 必须用输入滤波器抑制的SDAH和SCLH毛刺波脉宽 tSP 0 10 ns 输入电压是0.1VDD~0.9VDD的各个I/O管脚输入电流 Ii - 10 µA 每个I/O管脚的电容 注1234
使用非标准电源电压Rp的VDD电压
上升和下降时间的值必须是线性增加的
2
Ci - 10 pF =
不遵从IC总线系统电平规定的器件必须将输入电平连接到有上拉电阻
提供电平转换功能的器件必须容忍SDA和SCL的最大输入电压是5.5V 对于电容性总线负载在100~400pF
Hs模式从机器件的电源电压被关断SDAH和SCLH的I/O级必须悬空输出电流源输出电路通常有一个二极管连接到VDD但在Hs模式主机器件SCLH或SDAH的I/O级对此没有强制的要求
这意味着Hs模式主机器件的电源电压在不影响SDAH和SCLH线的情况下不能被关断
2
(1)
表7 Hs模式IC总线器件SDAHSCLHSDA和SCL的总线线路特性
参数
SCLH时钟频率
重复起始条件的建立时间 重复起始条件的保持时间 SCLH时钟的低电平周期 SCLH时钟的高电平周期 数据建立时间 数据保持时间 SCLH信号的上升时间
重复起始条件后和响应位后的SCLH信号上升时间 SCLH信号的下降时间 SDAH信号的上升时间 SDAH信号的下降时间 停止条件的建立时间
SDAH和SCLH线的电容负载 SDAH+SDA线和SCLH+SCL线的电容负载
每个连接器件的低电平噪声容限包括迟滞
VnL 0.1VDD - 0.1VDD
-
V
tfCL 10 40 20 80 ns trDA 10 80 20 160 ns tfDA 10 80 20 160 ns tSU;STO 160 - 160 - ns Cb - Cb -
(2)
符号 Cb最大100pF Cb=400pF 最小值
最大值
最小值
最大值
3.4 0
(2)
单位
fSCLH 0 1.7 MHz tSU;STA 160 - 160 - ns tHD;STA 160 - 160 - ns tLOW 160 - 320 - ns tHIGH 60 - 120 - ns tSU;DAT 10 - 10 - ns tHD;DAT
0 70 0 150 ns (3)
(3)
trCL 10 40 20 80 ns trCL1 10 80 20 160 ns 100 - 400 - 400 pF 400 pF - 29 -
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每个连接器件的高电平噪声容限包括迟滞注123
VnH 0.2VDD - 0.2VDD - V 所有值都参考VIHmin和VILmax电平见表6 对于总线负载Cb在100~400pF
时序参数必须是线性增加的
器件必须内部提供一个数据保持时间来渡过SCLH信号下降沿VIH和VIL之间的未定义部分一个带阀值的输入电路使SCLH信号的下降沿足够低以减少保持时间
1Sr和每个响应位后SCLH信号的第一个上升沿
2
图32 Hs模式器件在IC总线的时序定义
16
2
I2C总线器件到总线线路的电气连接
上拉电阻必须连接到
2
IC总线器件的电气规范和连接到它们的总线线路特性在第15章作了详细描述有1.5V和3V固定输入电平的IC总线器件每个都有它们自己相应的电源电压一个5V10%的电源图33电阻
图34
2
输入电平连接到VDD的IC总线器件必须有一条公共的电源线连接到上拉
后者必须连接到一条公共的5
当有固定输入电平的器件与输入电平连接到VDD的器件混合使用时10%电源线
而且必须连接上拉电阻到SDA和SCL管脚
见图35
新的快速和Hs模式器件必须有在表4和表6列出的电源电压相关的输入电平输入电平是这样定义的• • •
低电平噪声容限是0.1VDD 高电平噪声容限是0.2VDD 如图36所示例如是300
的串连电阻RS可以用于防止SDA和SCL线的高电压毛刺波例
如由电视的显象管击穿产生
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VDD2 - 4are device dependent (e.g. 12 V)
VDD1= 5 V 10 %VDD2VDD3VDD4RpSDASCLRpNMOSBiCMOSCMOSBIPOLAR 图33 输入电平固定的器件连接到IC总线
2
VDD= e.g. 3 V
RpSDASCLRpCMOSCMOSCMOSCMOS 2
图34 有宽电源电压范围的器件连接到IC总线
VDD2,3are device dependent (e.g. 12 V)
VDD1=5 V 10 %VDD2
VDD3
RpSDASCLRpCMOSCMOSNMOSBIPOLAR 2
图35 输入电平连接到VDD电源VDD1的器件与输入电平固定的器件电源VDD2,3在IC总线混合使用
VDDVDD2I CDEVICE2I CDEVICERpRsRpRsSDASCLRsRs
图36 防止高电压毛刺波的串连电阻
16.1 标准模式IC总线器件电阻Rp和RS的最大和最小值 对于标准模式IC总线系统• •
电源电压 总线电容
22
RS
电阻Rp和RS图33的值由下面的参数决定
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• 37所示
连接器件的数量
输入电流+漏电流
因为输出级在VOLmax=0.4V时指定的最小下拉电流是3mA如图
如图38所示RSmax
图39
电源电压限制了电阻Rp的最小值是Rp的函数
VDD是Rpmin的函数低电平要求的0.1VDD噪声容限限制了RS的最大值
由于规定了上升时间
总线电容是线路连接和管脚的总电容显示了Rpmax是总线电容的函数
每个输入的函数
minimumvalue Rp(k )Ω6这个电容限制了Rp的最大值
由于高电平要求0.2VDD的噪声容
输出连接的最大高电平输入电流的规定最大值是10µA
限这个输入电流限制了Rp的最大值这个限制由VDD决定总的高电平输入电流如图40所示是Rpmax
5R = 0S43max. RS21004812
V (V)DD
16
图37 Rp的最小值是电源电压的函数
10Rp(k )Ω
8
V = 2.5 VDD其中RS的值是一个参数
5 V6
15 V4
10 V2
0
040080012001600
maximum value Rs(Ω)
图38 RS的最大值是Rp的值的函数
其中电源电压是一个参数
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20
maximumvalue Rp(kΩ)
16
12
R = 0S8
4
max. RS@ VDD= 5 V0
0100200300
bus capacitance (pF)
400
图39 Rp的最大值是标准模式IC总线总线电容的函数
20
maximumvalue Rp(k )Ω
16
2
12
V = 15 VDD10 V4
5 V2.5 V0
40
80120160200
total high level input current(µA)
8
0
图40 总的高电平输入电流是Rp最大值的函数
其中电源电压是一个参数
17
2
应用信息
2
17.1 快速模式IC总线器件的斜率控制输出级
IC总线器件的电气规范和连接到它们的总线线路特性在第15章作了详细描述
和
图41和42是CMOS和双极性工艺带斜率控制的输出级举例下降沿的斜率由Miller电容C1
电阻R1控制C1和R1的典型值在结构图中显示表4给出的输出下降时间tof的大范围容差表示设计不是临界的下降时间只受到内部总线负载Cb和外部上拉电阻Rp轻微的影响但是表5规定的上升时间
tr
主要由总线的电容负载和上拉电阻的值决定
VDDto inputcircuitC1I/ON2VSSCbVSS
VDD
RpSDA or SCLbus line
P1R150 kΩN12 pF
图41 CMOS工艺的斜率控制输出级
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VpR120kΩto inputcircuitC15 pFT1T2GNDCbVSS
I/OVDD
RpSDA or SCLbus line
图42 双极性工艺的斜率控制输出级
17.2 快速模式IC总线器件的开关上拉电路
电源电压VDD和最大输入低电平决定了上拉电阻Rp的最小值见16.1节压是VDD=5V10%
VOLmax=0.4V那么Rpmin=
5.5-0.4
/0.003=1.7k
例如3mA时电源电
如图33所示Rp的这个值
2
限制了最大的总线负载在大约200pF以符合最大的tr是300ns的要求如果总线的电容更高可以使用如图43所示的开关上拉电路
图43的开关上拉电路的电源电压VDD=5V10%而且最大的电容负载是400pF由于它是由总线电平控制因此不需要额外的开关控制信号在上升/下降沿期间HCT4066的双向开关在总线电平0.8V~2.0V之间接通线路
串连电阻RS是可选的它们防止IC总线期间的输出级受到总线线路的高电压毛刺波影响而且减少了串扰和总线信号的负尖峰RS的最大值由在总线线路切换到低电平以关断Rp2时这个电阻上允许的最大电压降决定
1/4 HCT4066nEnYVCCVDD5V 10 %2
关断上拉电阻Rp2Rp1和Rp2的组合电阻可以在规定的最大上升时间tr300ns内上拉总线
PNnZ1.3 kΩRp2GND1.7 kΩRp1SDA or SCLbus line
100ΩRsI/O100ΩRsI/OCb400 pFmax.NNVSS
2
FAST - MODE I C BUS DEVICES
图43 开关上拉电路
17.3 总线线路的配线方式 一般来说干扰的影响
配线必须选择使总线线路的串扰和干扰最小因为上拉器件处于相应的高阻状态
包括VDD和VSS线
配线方式必须是
总线线路在高电平的时侯最容易受到串扰和
如果PCB板的总线长度或带状电缆超过10cmSDA _______________________ VDD _______________________ VSS _______________________ SCL _______________________
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如果只有VSS线
那么配线方式必须是
SDA _______________________ VSS _______________________ SCL _______________________
这些配线方式也会使SDA线和SCL线的电容负载一样如果PCB用了VSS层和VSS线可被忽略着VDD绕
另一种方法是SCL线围着VSS绕使VDD线向VSS线解耦
SDA线围
如果总线线路是双绞线每条总线都必须围着VSS绕
后者必须在两条双绞线的末端连接一个电容
如果使用的是屏蔽的总线线路屏蔽连接到VSS
间的电容耦合必须很低才能减少串扰
17.4 快速模式IC总线器件电阻Rp和RS的最大和最小值
连接到快速模式IC总线的电阻Rp和RS的最大和最小值可以由16.1节的图37于快速模式IC总线的上升时间tr
2
2
22
或VDD层VDD和
干扰将很小但是屏蔽的电缆在SDA和SCL线之
38和40确定由
更快是总线电容的函数的Rp最大值比图39显示的小替代图39
Cb
的函数
的图44显示了快速模式IC总线的Rp最大值是总线电容
7.5maximumvalue Rp(kΩ)6.04.5R = 0S3.01.5max. RS@ VDD= 5 V00100200300bus capacitance (pF)400 图44 符合快速模式IC总线trmax要求的Rp最大值是总线电容的函数
17.5 Hs模式IC总线器件的电阻Rp和RS的最大和最小值
连接到Hs模式IC总线的电阻Rp和RS的最大和最小值可以由表6和表7的数据算出这些值的很多结合都是可能的可以是不同的上升和下降时间总线线路负责电源电压混合速度系统和电平转换因此这里没有图可作详细说明
22
2
18
F/S模式I2C总线系统的双向电平转换器
2
现代的集成电路工艺加工的间隙可达0.5µm而且很少限制数字I/O信号的最大电源电压和逻辑电平为了将这些低电压电路与已有的5V器件接口需要一个电平转换器对于双向的总线系统像IC总线电平转换器必须也是双向的不需要方向选择信号解决这个问题的最简单方法是连接一个分立的MOS-FET管到每条总线线路
•
1
1
但它不仅能不用方向信号就能满足双向电平转换的要求
还能
尽管这个方法非常简单
将掉电的总线部分与剩下的总线系统隔离开来
但相应的专利应用未决
US 5,689,196承认的
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•
保护
低电压
器件
防止
高电压
器件的高电压毛刺波
IC总线系统
见13.5节
2
双向电平转换器可以用于标准模式高达100kbit/s个转换器并不打算在Hs模式系统中使用
18.1 连接逻辑电平不同的器件
或快速模式高达400kbit/s这
因为Hs模式系统可能已经有带电平转换的电桥
第16章描述了如何将电压不同的器件通过连接到电源电压线的上拉电阻连接到相同的总线尽管这是最简单的解决方法低电压的器件必须能容忍5V使它们的生产更昂贵但是通过使用双向电平转换器可以将电源电压和逻辑电平不同的两部分IC总线连接起来配置入图45所示左边的低电压部分有上拉电阻而且器件连接到3.3V的电源电压右边的高电平部分有上拉电阻器件连接到5V电源电压两部分的器件都有与逻辑输入电平相关的电源电压和开漏输出配置的I/O
每条总线线路的电平转换器是相同的而且由一个分立的N通道增强型MOS-FET管串行数据线SDA的TR1和串行时钟线SCL的TR2组成门极g要连接到最电源电压VDD1源极s连接到低电压部分的总线线路而漏极d则连接到高电压部分的总线线路很多MOS-FET管的基底与它的源极内部连接
VDD1 = 3.3 VRpSDA1RpsgTR1dgSCL1sTR2dSCL2RpRpSDA2VDD2 = 5 V2
如果内部没有连接
n-p结
就必须建立一个外部连接每个MOS-FET管在漏极和基底之间都有一个
集成的二极管
3.3 V DEVICE3.3 V DEVICE5 V DEVICE5 V DEVICE
图45 IC总线系统中连接两个电压不同的部分的双向电平转换器电路
18.1.1 电平转换器的操作
在电平转换器的操作中要考虑下面的三种状态1
没有器件下拉总线线路
低电压
部分的总线线路通过上拉电阻Rp上拉至3.3VMOS-FET管
2
的门极和源极都是3.3V所以它的VGS低于阀值电压MOS-FET管不导通这就允许高电压部分的总线线路通过它的上拉电阻Rp拉到5V此时两部分的总线线路都是高电平只是电压电平不同2
MOS-FET管开始导通
此时
然后
高电压
部分的总线线路通过导通的MOS-FET
而且电压电平相同
基底二极管低电压部分被下拉
而且电压电平相同的功能
一个3.3V器件下拉总线线路到低电平MOS-FET管的源极也变成低电平而门极是3.3VVGS上升高于阀值3
管被3.3V器件下拉到低电平
两部分的总线线路都是低电平
一个5V的器件下拉总线线路到低电平MOS-FET管的漏极直到VGS超过阀值MOS-FET管开始导通被5V的器件进一步下拉到低电平
此时
低电压部分的总线线路通过导通的MOS-FET管两部分的总线线路都是低电平
线与
状态1执行了电平转
这三种状态显示了逻辑电平在总线系统的两个方向上传输与驱动的部分无关换功能
状态2和3按照IC总线规范的要求在两部分的总线线路之间实现
在开关电源时
允许VDD2低于VDD1
2
除了3.3V VDD1和5V VDD2的电源电压外还可以是例如2V VDD1和10V VDD2在正常操作中VDD2
必须等于或高于VDD1
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产品
Philips提供的开发工具
2
表8 IC总线评估板
描述
IC总线评估板有微控制器LCDLED并行I/OSRAMEEPROM时钟DTMF发生器
AD/DA转换
2
OM4151/ S87C00KSD
OM5500 PCF2166LCD启动器和PCD3756A电信微控制器的演示套件
表9 基于80C51系统的开发套件 产品 PDS51
表10 基于68000系统的开发工具 产品 OM4160/2 OM4160/4 OM4160/5
表11 IC分析仪 产品 OM1022 OM4777
描述
有多主机功能的PC IC总线分析仪并分析IC总线的行为与OM1022相似
2
2
2
2
描述 板级的
功能齐全的电路内仿真器
RS232接口到PC通用母板通过终端仿真控制
描述
带SCC68070的Microcore-2演示带90CE201的Microcore-4演示带90CE301的Microcore-5演示
评估板 评估板 评估板
对硬件和软件
在IBM或兼容PC上运行实验
包括文档
不过是单主机系统
支持PM3080逻辑分析仪系列的软件包
PF8681 IC总线分析仪
20
标题
支持的文献
订购代码 9397 750 02453 9397 750 01989 9397 750 00839, 9397 750 00811 9397 750 01647 9398 652 40011 9397 750 01002 9397 750 00418 9397 750 00138
表12 数据手册
IC01: Semiconductors for Radio, Audio and CD/DVD Systems IC02: Semiconductors for Television and Video Systems IC03: Semiconductors for Wired Telecom Systems (parts a & b) IC12: IC Peripherals
IC14: 8048-based 8-bit microcontrollers
IC17: Semiconductors for wireless communications IC18: Semiconductors for in-car electronics IC19: ICs for data communications tools
IC22: Multimedia ICs
2
IC20: 80C51-based 8-bit microcontrollers + Application notes and Development 9397 750 00963
9397 750 02183
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表13 小册子/传单/实验室报告/书等 标题
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Can you make the distance... with IC-bus (information about the P82B715 9397 750 00008 IC-bus extender IC)
IC-bus multi-master & single-master controller kits Desktop video (CD-ROM)
80C51 core instructions quick reference 80C51 microcontroller selection guide
OM5027 IC-bus evaluation board for low-voltage, low-power ICs & software P90CL301 IC driver routines
User manual of Microsoft Pascal IC-bus driver (MICDRV4.OBJ) C routines for the PCF8584 questions
User's guide to IC-bus control programs
The IC-bus from theory to practice (book and disk)
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9397 750 00953 9397 750 00644 9398 510 76011 9397 750 01587 9398 706 98011 AN94078 ETV/IR8833 AN95068
Using the PCF8584 with non-specified timings and other frequently asked AN96040
ETV8835 Author: D. Paret Publisher: Wiley ISBN: 0-471-96268-6
Bi-directional level shifter for IC-bus and other systems microcontroller
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OM5500 demo kit for the PCF2166 LCD driver and PCD3756A telecom 9397 750 00954
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