【正文】 串行時(shí)鐘信號 SCLH 圖 20 只有 Hs 模式器件的 I2C 總線配置 1 未決的專利應(yīng)用 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 19 Hs 模式的串行數(shù)據(jù)傳輸格式 Hs 模式的串行數(shù)據(jù)傳輸格式符合標(biāo)準(zhǔn)模式 I2C 總線規(guī)范 Hs 模式只能在下面的情況下 所有都在 F/S模式 啟動(dòng) 1 起始條件 S 2 8 位的主機(jī)碼 0 0001XXX 3 不響應(yīng)位 A 圖 21 和 22 詳細(xì)地顯示了這些情況 主機(jī)碼有兩個(gè)主要的功能 ? 它允許在 F/S模式速度下競爭主機(jī)之間仲裁和同步 結(jié)果得到一個(gè)獲勝的主機(jī) ? 它表示 Hs 模式傳輸?shù)拈_始 Hs 主機(jī)碼是保留的 8 位代碼 它不用于從機(jī)尋址或其他目的 而且 由于每個(gè)主機(jī)都有唯一的主機(jī)碼I2C 總線系統(tǒng)最多可以有 8 個(gè) Hs 模式主機(jī) 主機(jī)碼 0000 1000 應(yīng)保留作測試和診斷用 Hs 模式主機(jī)器件的主機(jī)碼是軟件可編程的 由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者決定 仲裁和時(shí)鐘同步只在獲勝主機(jī)仍然激活傳輸主機(jī)碼和不響應(yīng)位 A 時(shí)發(fā)生 主機(jī)碼向其他器件表示開始 Hs 模式傳輸 而且連接的器件必須符合 Hs 模式規(guī)范 由于不允許器件響應(yīng)主機(jī)碼 主機(jī)碼后面應(yīng)跟著不響應(yīng)位 A 在不響應(yīng)位 A 后 而且 SCLH線被上拉到高電平時(shí) 激活的主機(jī)切換到 Hs 模式并使能 在 tH見圖 22 SCLH信號的電流源上拉電路 由于另一個(gè)器件通 過延長 SCLH信號的低電平周期可以拉長 tH前的串行傳輸 當(dāng)所有器件釋放了 SCLH線而且 SCLH信號到達(dá)高電平時(shí) 激活的主機(jī)使能它的電流源上拉電路 因此加速了 SCLH信號最后部分的上升時(shí)間 然后 激活的主機(jī)發(fā)送一個(gè)重復(fù)起始條件 Sr 接著是 7 位從機(jī)地址 或者 10 位從機(jī)地址 見第 14章 和 R/W 位地址 并從選中的從機(jī)接收到一個(gè)響應(yīng)位 A 在重復(fù)起始條件和每個(gè)響應(yīng)位 A 和不響應(yīng)位 A 后 激活的主機(jī)禁能它的電流源上拉電路 使能其他器件通過延長SCLH信號的低電平周期延長串行傳輸 當(dāng)所有器件釋放而且SCLH信號到達(dá)高電平激活的主機(jī)再次使能它的電流源上拉電路 加速 SCLH信號上升時(shí)間的最后部分 在下一個(gè)重復(fù)起始條件 Sr 后 數(shù)據(jù)傳輸仍處于 Hs 模式 它只會(huì)在停止條件 P 后返回 F/S模式為了減少主機(jī)碼的額外開銷 主機(jī)可能連接由重復(fù)起始條件 Sr 分隔的大量 Hs 模式傳輸 圖 21 Hs ?? ?式的數(shù)據(jù)傳輸格式 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 20 8bit Master code 00001xxx AtHt1SF/S modeHsmodeIf P thenF/S modeIf Sr (dotted lines)then Hsmode1 6 7 8 9 6 7 8 911 2 to 52 to 5 2 to 56 7 8 9SDAHSCLHSDAHSCLHtHtFSSr Sr Pn (8bit DATA + A/A) 7bit SLA R/W A= MCS current source pullup= Rp resistor pullup 圖 22 完整的 Hs 模式傳輸 從 F/S模式切換到 Hs 模式以及返回 復(fù)位和初始化后Hs 模式器件必須處于快速模式 實(shí)際上是 F/S模式 因?yàn)榭焖倌Ｊ较蛳录嫒輼?biāo)準(zhǔn)模式 每個(gè) Hs 模式器件可以從快速模式切換到 Hs 模式以及相反 由 I2C 總線的串行傳輸控制 在圖 22 的時(shí)間 t1 前 每個(gè)連接的器件都在快速模式下工作 時(shí)間 t1 和 tH之間 任何器件都可以延長這個(gè)時(shí)間間隔 每個(gè)連接的器件必須識別 S 00001XXX A 序列 而且要將內(nèi)部電路從快速模式設(shè)置切換到 Hs 模式設(shè)?? ? 時(shí)間 t1 和 tH之間 連接的主機(jī)和從機(jī)器件由下面的行為執(zhí)行切換 激活 獲勝 的主機(jī) 1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整建立和保持時(shí)間 3 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整 SDAH和 SCLH輸出級的斜率控制 4 要求在時(shí)間 tH后切換到 Hs 模式位速率 5 在時(shí)間 tH使能 SCLH輸出級的電流源上拉電路 不激活或丟失仲裁的主機(jī)1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 當(dāng)總線再次空閑時(shí) 等待檢測停止條件 所有從機(jī)1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整建立和保持時(shí)間 這個(gè)要求可能已被調(diào)整輸入濾波器滿足 3 如果有必要調(diào)整 SDAH輸出級的斜率控制 對于從機(jī)器件 斜率控制只能應(yīng)用到 SDAH輸出級基于電路的容差 快速模式和 Hs 模式的要求可能不用切換內(nèi)部電路就能滿足 在圖 22 的 t FS時(shí)間 每個(gè)連接的器件必須識別停止條件 P 并在 t1時(shí)間前將內(nèi)部電路從 Hs 模式設(shè)置廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 21 切換回快速模式設(shè)置 這必須根據(jù)快速模式規(guī)范在表 5 指出的最小總線空閑時(shí)間內(nèi)完成 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連接到一個(gè) F/S模式 I2C 總線系統(tǒng) 見圖 23 由于在這種配置下不能發(fā)送主機(jī)代碼 所有 Hs 模式主機(jī)器件處于 F/S模式 而且將它們的電流源禁能 用 F/S模式速度通訊SDAH和 SCLH管腳用于連接 F/S模式的總線系統(tǒng) 允許 Hs 主機(jī)器件的 SDA和 SCL管腳 如果存在用于其他功能 VSS VSSHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSHsmodeMASTER/SLAVESDAH SCLH SDA SCLRs RsHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSRs RsF/SmodeMASTER/SLAVESDA SCLRs RsF/SmodeSLAVESDA SCLVSSRs Rs Rs RsVDD(1)(2) (2)(4) (4) (4)(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)(3)(1)V DDRp RpSCLSDA(1)不使用電橋 SDA和 SCL可能有別的功能 (2)到輸入濾波器 (3)電流源上拉電路保持禁能 (4)虛線的晶體管是可選的開漏輸出 可以延長串行時(shí)鐘信號 SCL 圖 23 F/S模式速度下的 Hs 模式器件 串行總線系統(tǒng)的混合速度模式 如果系統(tǒng)結(jié)合了 Hs 模式快速模式和 或標(biāo)準(zhǔn)模式器件 可以用一個(gè)互連的電橋?qū)崿F(xiàn)在不同的器件之間有不同的位速率 見圖 24 和 25 電橋要求在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間連接 斷開 Hs 模式部分到 從 F/S模式部分的連接 這個(gè)電橋包含電平轉(zhuǎn)換功能 允許電源電壓不同的器件互連 如果 SDA和 SCL管腳兼容 5V 例如 VDD2 是 5V 的 F/S模式器件可以連接到 VDD1 是 3V 或更小 即 VDD2 VDD1 的 Hs 模式器件 電橋在 Hs 模式的主機(jī)器件中 完全由串行信號 SDAH SCLH SDA和 SCL控制 這個(gè)電橋可以在任何 IC中作為自治電路執(zhí)行 TR1 TR2 和 TR3 是 N 通道晶體管 TR1 和 TR2 有傳輸門的功能 TR3 是一個(gè)開 漏極的下拉級 如果 TR1 或 TR2 導(dǎo)通 它們在兩個(gè)方向上都傳輸?shù)碗娖?另外 當(dāng)漏極和源極都上升到高電平時(shí) 在每個(gè)導(dǎo)通的晶體管漏極和源極之間是高阻態(tài) 在后面的情況中 晶體管將作為一個(gè)電平轉(zhuǎn)換器 SDAH和 SCLH將被上拉到 VDD1 SDA和 SCL將被上拉到 VDD2 在 F/S模式速度下 其中一個(gè) Hs 模式主機(jī)的電橋連接 SDAH和 SCLH線到相應(yīng)的 SDA和 SCL線因此允許 Hs 模式器件在較慢的速度下與 F/S模式器件通訊 所有連接的器件在整個(gè) F/S模式傳輸中如第 8章描述的進(jìn)行仲裁和同步 但是在 Hs 模式傳輸中 電橋打開 將兩個(gè)總線部分分隔開來 使 Hs 模式器件之間以 由 Hs 模式主機(jī)獲勝 因?yàn)闆]有從機(jī)地址用 4 個(gè) 0 開始 其他主機(jī)只有在發(fā)送保留的 8 位代碼 00000XXX時(shí)才能贏得仲裁 此時(shí) 電橋保持關(guān)閉而且傳輸在 F/S模式中進(jìn)? ?? 表 3 給出了這種系統(tǒng)可能的通訊速度 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 22 VSSHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSHsmodeMASTER/SLAVESDAH SCLH SDA SCLRs RsHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSRs RsF/SmodeMASTER/SLAVESDASDAHSCLHSDASCLSCLVSSVSSRs RsF/SmodeSLAVESDA SCLVSSRs Rs Rs RsRsRsVDDVSSHsmodeMASTER/SLAVEVDDVDD1Rp RpVDD2Rp RpSCLHSDAHMCS MCS(3) (3)(2) (2) (2)(2) (2)(2) (2)(2) (2) (2) (2)(4) (4) (4)(2)(1) (1)BRIDGETR1TR3TR2(1)不使用電橋 SDA和 SCL可能有別的功能 (2)到輸入濾波器 (3)只有激活的主機(jī)能使用電流源上拉電路 (4)虛線的晶體管是可選的開漏輸出 可以延長串行時(shí)鐘信號 SCL 圖 24 以 Hs 模式和 F/S模式傳輸?shù)目偩€系統(tǒng) 表 3 混合速度總線系統(tǒng)的通訊位速率 串行總線系統(tǒng)的配置 在… 之間傳輸 Hs+快速+標(biāo)準(zhǔn) Hs+快速 Hs+標(biāo)準(zhǔn) 快速+標(biāo)準(zhǔn) HsHs 0~~~Hs 快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s Hs標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 快速標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 快速快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s 0~100kbit/s 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 0~100kbit/s 在混合速度總線系統(tǒng)中的 F/S模式傳輸 圖 24 顯示的橋路互連了相應(yīng)的串行總線線路 組成一個(gè)串行總線系統(tǒng) 由于不發(fā)送主機(jī)碼00001XXX 電流源上拉電路保持禁能而且所有輸出級都是開漏輸出 所有器件 包括 Hs 模式器件之間的通訊都根據(jù) F/S模式 I2C 總線規(guī)范的協(xié)議 格式 速度 在混合速度總線系統(tǒng)中的 Hs 模式傳輸 圖 25 顯示了在 F/S模式速度下完整 Hs 模式傳輸包括起始條件 主機(jī)碼和不響應(yīng)位 A 的時(shí)序圖盡管這個(gè)時(shí)序圖被分成兩個(gè)部分 但它應(yīng)被看作是一個(gè)時(shí)序圖 其中時(shí)間點(diǎn) tH是兩個(gè)部分的公共點(diǎn) 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 23 圖 25 混合速度總線系統(tǒng)中完整的 Hs 模式傳輸 主機(jī)碼被激活或非激活的主機(jī)電橋見圖 24 識別出來 電橋執(zhí)行以下的動(dòng)作 1 在 t1 和 tH之間 見圖 25 在晶體管 TR3 關(guān)斷將 SDA線下拉到 VSS后 晶體管 TR1 導(dǎo)通以分隔SDAH和 SDA線 2 當(dāng) SCLH和 SCL都是高電平時(shí) 圖 25 的 tH 晶體管 TR2 導(dǎo)通以分隔 SCLH和 SCL線 TR2必須在 Sr后 SCLH變低電平之前保持開路 Hs 模式傳輸在 tH 后用重復(fù)起始條件 Sr 啟動(dòng) 在 Hs 模式傳輸中 SCL線保持高電平 SDA線處于穩(wěn)定狀態(tài)的低電平 準(zhǔn)備好傳輸停止條件 P 在每個(gè)響應(yīng) A 或不響應(yīng)位 A 后 激活的主機(jī)禁能它的電流源上拉電流 這就使其他器件可以通過延長 SCLH信號的低電平周期延遲串行傳輸 激活的主機(jī)在所有器件釋放而且 SCLH信號是高電平時(shí)再次使能它的電流源上拉電路 加速了 SCLH信號上升時(shí)間的最后部分 在不正常的情況下 F/S模式器件可以在任何時(shí)侯下拉 SCL線至少 1? ?s 來關(guān)閉電橋 TR1 和 TR2 關(guān)斷 TR3 導(dǎo)通 例如從總線中止恢復(fù) Hs 模式用停止條件結(jié)束而且將總線系統(tǒng)返回到 F/S模式當(dāng)在 SDAH檢測到 圖 25 的 tFS 停止條件 P 激活的主機(jī)禁能它的電流源 MCS 電橋也能識別這個(gè)停止條件 而且采取了以下的行動(dòng) 1 晶體管 TR2 在 tFS后關(guān)斷 使 SCLH和 SCL互連 此時(shí)兩條線路都是高電平 晶體管 TR3 在 tFS后導(dǎo)通 釋放 SDA線允許它被上拉電阻 Rp 拉成高電平 這就是 F/S模式器件的停止條件 TR3的導(dǎo)通必須足夠快 確保停止條件和下一個(gè)最快的啟動(dòng)條件之間的總線空閑時(shí)間是依照快速模式廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 24 的規(guī)范 見表 5 的 tBUF 2 當(dāng) SDA到達(dá)高電平 圖 25 的 t2 晶體管 TR1 關(guān)斷 使 SDAH和 SDA互連 注意 當(dāng)所