分析仪器中ⅡC总线异常的自动恢复

　　0　引言

　　IIC(Inter-Intergrated Circuit)总线,是PHILIPS公司于20世纪80年代初提出的,主要用于同一电路板内各集成模块(IC)之间的连接, IIC采用双向二线制串行数据传输方式,支持任何一种IC制造工艺,目前IIC总线标准已经成为世界性的工业标准。

　　IIC总线采用数据(SDA)和时钟(SCL)两根线来完成数据的传输和外围器件的扩展,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/从机关系软件设计地址,主机可以作为主机发送器和主机接收器。IIC总线支持多主机模式,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防止数据被破坏。串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100 kbit/s,快速模式下可达400 kbit/s,高速模式下可达3.4Mbit/s。PHILIPS公司于1992年首次发布了IIC总线规范Version1. 0,并取得专利。1998年,发布Ver-sion2. 0版本, IIC总线由7位寻址发展到了10位寻址,满足更大寻址空间的需求。2001年, PHILIPS公司又发布了Version2. 1版本,至此IIC总线功能被进一步完善和扩展,并提出传输速率可达3. 4Mb/s的高速模式,使得IIC总线能够支持现有的高速串行传输应用,如EEPROM和FLASH存储器等。目前, IIC总线已被大多数的芯片厂家所采用,著名的有STMicroelectronics、Texas Instruments、Xicor、Intel、Maxim、Atmel、Analog Devices、Infineon Technologies等公司。

　　该文重点介绍在分析仪器中, IIC总线出现异常锁死的情况下,软件实现自动恢复功能。

　　1　IIC总线介绍

　　1. 1　IIC总线特征

　　IIC总线在物理结构上由一条串行数据线SDA和一个串行时钟线SCL组成,主机按一定的通信协议向从机寻址和进行信息传输。SDA和SCL都是双向线路,通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压,当总线空闲时,这两条总线都为高电平。连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极开路,这样才能实现“线与”的功能,连接到总线的任何器件如果输出低电平都会将总线电平拉低。总线挂载的器件数量只受总线最大电容400 pF的限制。

　　1.2　数据的有效性

　　数据(SDA)线上的数据必须在时钟(SCL)的高电平周期保持稳定,数据线高或低电平的变化只能发生在时钟线为低电平期间。时序如图1所示。

　　1. 3　IIC总线上的信号

　　IIC总线在传送数据过程中共有4种类型信号:开始信号、停止信号、重新开始信号和应答信号。开始信号(START):当SCL为高电平时, SDA由高电平向低电平跳变,产生开始信号。当总线空闲时,主机通过发送开始信号建立通信。停止信号(STOP):当SCL为高电平时, SDA产生由低电平向高电平的跳变,产生停止信号。主机通过发送停止信号结束时钟信号和数据通信,此时SDA和SCL都将被复位为高电平状态。