一种基于I2C-SMBus总线的通信方法

一种基于I2C/SMBus总线的通信方法

技术领域

本发明专利针对SMBus/I2C总线进行设计，具体涉及一种基于I2C/SMBus总线的通信方法。

背景技术

I2C总线是一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件．在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下．主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

SMBus 是 System Management Bus 的缩写，译为系统管理总线，SMBus是一种二线制串行总线，它大部分基于I2C总线规范。和 I2C一样，SMBus不需增加额外引脚，创建该总线主要是为了增加新的功能特性，但只工作在100kHz且专门面向智能电池管理应用。它工作在主/从模式：主器件提供时钟，在其发起一次传输时提供一个起始位，在其终止一次传输时提供一个停止位；从器件拥有一个唯一的7或10位从器件地址。

根据I2C/SMBUS总线的特性，可以估计，虽然每一个从器件地址是唯一的，但一个从地址可能对应多个唯一地拥有它的从设备，进而可能出现多个同地址从设备之间发生冲突的情况。本发明为解决这个问题设计了一套基于I2C/SMBus总线的通信方法。

发明内容

本发明专利具体包括一个主机设备、一个I/O管理芯片、一套从机切换电路以及两台或以上具有相同从机地址的从机设备。

主机设备有两路输出，一路通过LPC接口与I/O管理芯片相接，另一路通过SMBUS与从机切换电路相接。主机的控制指令经LPC接口传递给I/O管理芯片，由I/O管理芯片对该命令进行编码，产生相应的模拟控制信号。I/O管理芯片与从机切换电路也存在硬件连接，I/O管理芯片的控制信号可以直接作用于从机切换电路，从而实现主机对同一从地址的不同从机的访问。

具体而言，从机切换电路组成从接口层面说包括一路控制接口和三路数据接口。控制接口与I/O管理芯片相接，采用的是GPIO接口。另三路数据接口，一路与主机相接，另两路分别与从机相接，采用I2C或SMBus总线连接。该情况适用于占用同一从机地址的设备有且仅有两个的情况，如果同地址的从机更多，则相应的数据接口也需要更多。当主机发出的控制指令经编码后是高电平信号，主机与其中一路从机，称为从机1相连，当控制信号是低电平时，主机与另一路从机，即从机2相连。从模块组成层面来说，每一个切换电路配有开关模块和继电器模块。其中开关模块包括了与I/O管理芯片连接的控制接口，接受控制信号的输入，它的输出则接到继电器模块。继电器模块包含了以I2C或SMBus总线与主机连接的数据接口以及以I2C或SMBus总线与从机连接的数据接口。继电器模块相当于主机与多个同地址从机之间的多路开关。

附图及说明 图1：总结构框图

图2：继电器模块示意图

图3：开关模块示意图

具体实施方式

下面参照以上图示详细地描述本发明的具体实施方式。图1为基于SMBus/I2C总线的通信方法的总体的示意图。

参照图1，本发明所指的基于SMBus/I2C总线的通信方法在实施层面具体包括主机、I/O管理芯片、从机切换电路以及至少两台具有相同设备地址的从机（从机1与从机2）， 主机通过LPC接口与I/O管理芯片连接，主机通过SMBus或I2C 总线与从机切换电路连接，从机切换电路通过SMBus或I2C总线连接从机1及从机2。

其中，I/O控制芯片与从机切换电路连接，I/O管理芯片根据主机下发的控制指令对从机切换电路的控制信号进行编码，以供从机切换电路根据编码后的控制信号切换主机和与从机切换控制电路连接的从机设备之间的通信连接。

当I/O管理芯片根据主设备下发的控制指令控制从机切换电路编码后的控制信号为高电平时，切换主机数据接口与从机1数据接口连接，当I/O管理芯片根据主设备下发的控制指令控制从机切换电路编码后的控制信号为低电平时，切换主机数据接口与从机2数据接口连接。

图二是继电器模块。SMBUS_CONTROL是继电器与开关模块连接的接口，为GPIO连接。 D+、D-是继电器与主机相连的数据接口，1D+、1D-是继电器与从机1相连的数据接口，2D+、2D-是继电器与从机2相连的数据接口。

当SMBUS_CONTROL引脚被拉低时，图中继电器模块的1D+与D+、1D-与D-分别是短接的，2D+与D+、2D-与D-分别是断开的。

当SMBUS_CONTROL引脚被拉高时，图中继电器模块的1D+与D+、1D-与D-分别是断开 的，2D+与D+、2D-与D-分别是短接的。

图三是开关模块。开关控制模块包括电阻R295、电阻R294、PMOS管Q9、NMOS管 Q11和二极管D32。PMOS管Q9的源极连接电源，漏极连接NMOS管Q11 的漏极，栅极连接NMOS管Q11的栅极，NMOS管Q11的源极接地。电阻R295的一端连接在PMOS管Q9的栅极，另一端与I/O管理芯片的一个通用I/O接口以GPIO方式连接。电阻R294的一端与I/O管理芯片的一个通用I/O接口以GPIO方式连接，另一端接地。PMOS管Q9的漏极连接在继电器模块的控制接口SMBUS_CONTROL，二极管D32的正极与PMOS管Q9的漏极连接，二极管D32的负极连接电源，当GPIO接口输出为低电平时，NMOS管Q11截止，继电器模块断开主机与对应从机的通信连接；当GPIO接口输出为高电平时，NMOS 管Q11导通，继电器模块建立主机与对应的从机之间的通信连接。

总结

本发明介绍的基于I2C/SMBus总线的通信方法，通过设置从机切换电路在硬件层面上实现了I2C/SMBus信号线的切换，进而实现了对I2C/SMBus总线下设备地址相同的设备的通信连接管理，通过LPC接口控制切换电路实现从机设备硬件上的隔离,解决从设备地址相同造成冲突的问题。