CN119903009A - 低脚位i2c串行传输的方法以及使用其的低脚位i2c传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种低脚位I2C串行传输的方法以及使用其的低脚位I2C传输系统。此低脚位I2C串行传输的方法包括：提供多个I2C串行传输从设备以及一I2C串行传输主设备，其中，I2C串行传输从设备以及I2C串行传输主设备电连接至一I2C串行传输扁平电缆；将每一I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接至I2C串行传输主设备的一中断输入脚位；当每一I2C串行传输从设备之中的一特定I2C串行传输从设备提出中断要求时，该特定I2C串行传输从设备的中断要求脚位输出对应于该特定I2C串行传输从设备规范的电压；根据该I2C串行传输主设备的中断输入脚位的电压大小，判断每一该些I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

Description

低脚位I2C串行传输的方法以及使用其的低脚位I2C传输系统

技术领域

本发明涉及一种I2C传输的技术，且特别是一种低脚位I2C串行传输的方法以及使用其的低脚位I2C传输系统。

背景技术

I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种串行通讯协议，用于连接不同的数字电子组件，例如微控制器、传感器、显示器等，以实现数据交换。I2C协议由飞利浦(现在的恩智浦)于1982年开发，主要特点是使用两条线(一条数据线SDA和一条频率线SCL)来进行通讯，并支持多个从属设备连接到同一组线路上。

图1绘示为先前技术的I2C传输方法的示意图。请参考图1，在图1中，绘示了一I2C串行传输主(Master)控制器101以及多个I2C串行传输从(Slave)设备102。I2C通讯协议的基本运作方式是由I2C串行传输主(Master)控制器101发起通讯，选择欲和其传输的I2C串行传输从(Slave)设备102。I2C串行传输主(Master)控制器101生成频率信号，控制数据传输的节奏，数据传输以位串的形式进行，I2C串行传输从(Slave)设备102在频率的触发下读取或传送数据。通讯的结束由主控制器产生停止条件(Stop Condition)来表示传输结束。

I2C串行传输从(Slave)设备102想要向I2C串行传输主(Master)控制器101发送中断时，需要使用一个特定的脚位，通常称为“中断输入脚位”，来通知I2C串行传输主(Master)控制器101。然而，这样的设计存在以下缺点：

1、额外硬件脚位需求：I2C串行传输主(Master)控制器101需要额外的硬件脚位支持，这对于一些有限脚位的应用来说可能会造成不便。

2、中断冲突：在多个从属设备需要发送中断时，可能会发生中断冲突，需要额外的逻辑处理来管理这些中断的优先级。

发明内容

本发明提供一种低脚位I2C串行传输的方法以及使用其的低脚位I2C传输系统，用以改变I2C串行传输主设备与I2C串行传输从设备之间的中断设计，让I2C串行传输主设备仅仅需要一个中断输入脚位，便可以连接多个I2C串行传输从设备。

本发明的实施例提供了一种低脚位I2C传输系统，此低脚位I2C传输系统包括一I2C串行传输数据扁平电缆、多个I2C串行传输从设备以及一I2C串行传输主设备。I2C串行传输数据扁平电缆包括一I2C串行传输数据线以及I2C串行传输时钟线。每一该些I2C串行传输从设备包括一I2C串行传输数据脚位、I2C串行传输时钟脚位以及一中断要求脚位，其中，每一该些I2C串行传输从设备的I2C串行传输数据脚位耦接该I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线，且每一该些I2C串行传输从设备的I2C串行传输时钟脚位耦接该I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线。一I2C串行传输主设备，包括一I2C串行传输数据脚位、I2C串行传输时钟脚位以及一中断输入脚位，其中，I2C串行传输主设备的I2C串行传输数据脚位耦接该I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线，且I2C串行传输主设备的I2C串行传输时钟脚位耦接I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线，其中，每一该些I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接该I2C串行传输主设备的中断输入脚位，其中，每一该些I2C串行传输从设备的中断要求脚位在进行中断要求时，分别输出不同的电压，其中，该I2C串行传输主设备根据该I2C串行传输主设备的中断输入脚位所接收的电压大小，判断每一该些I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

依照本发明较佳实施例所述的低脚位I2C传输系统，更包括第一上拉电阻，第一上拉电阻的第一端耦接一电源电压，第一上拉电阻的第二端耦接该I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线。在另一较佳实施例中，所述的低脚位I2C传输系统更包括一第二上拉电阻，第二上拉电阻的第一端耦接一电源电压，第二上拉电阻的第二端耦接该I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线。在另一较佳实施例中，每一该些I2C串行传输从设备在未进行中断要求时，每一该些I2C串行传输从设备的中断要求脚位为高阻抗状态。在另一较佳实施例中，I2C串行传输主设备的中断输入脚位为一模拟数字转换输入信道(Analog-to-Digital Conversion input Channel Pin)脚位。

本发明的实施例提供了一种低脚位I2C串行传输的方法，此低脚位I2C串行传输的方法包括：提供多个I2C串行传输从设备；提供一I2C串行传输主设备，其中，该些I2C串行传输从设备以及该I2C串行传输主设备电连接至一I2C串行传输扁平电缆；将每一该些I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接至该I2C串行传输主设备的一中断输入脚位；当每一该些I2C串行传输从设备之中的一特定I2C串行传输从设备提出中断要求时，该特定I2C串行传输从设备的中断要求脚位输出对应于该特定I2C串行传输从设备规范的电压；根据该I2C串行传输主设备的中断输入脚位的电压大小，判断每一该些I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

综上所述，本发明的实施例采用让多个I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接在I2C串行传输主设备的同一个中断输入脚位，并且，每一个I2C串行传输从设备的中断要求脚位在要求中断时，都输出不同的电压。因此，I2C串行传输主设备只要根据中断输入脚位所接收的电压大小，便可以判断从哪一个I2C串行传输从设备发出中断要求。再者，在另一较佳实施例中，若多个设备同一期间送出中断请求时，则I2C串行传输主设备先行处理较低中断要求电压的I2C串行传输从设备的中断。

为了进一步理解本发明的技术、手段和效果，可以参考以下详细描述和附图，从而可以彻底和具体地理解本发明的目的、特征和概念。然而，以下详细描述和附图仅用于参考和说明本发明的实现方式，其并非用于限制本发明。

附图说明

提供的附图用以使本发明所属技术领域具有通常知识者可以进一步理解本发明，并且被并入与构成本发明的说明书的一部分。附图示出了本发明的示范实施例，并且用以与本发明的说明书一起用于解释本发明的原理。

图1绘示为先前技术的I2C传输方法的示意图。

图2绘示为本发明一较佳实施例的低脚位I2C传输系统的系统方块图。

图3绘示为本发明一较佳实施例的低脚位I2C串行传输的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的示范实施例，其示范实施例会在附图中被绘示出。在可能的情况下，在附图和说明书中使用相同的组件符号来指代相同或相似的部件。另外，示范实施例的做法仅是本发明的设计概念的实现方式之一，下述的该等示范皆非用于限定本发明。

图2绘示为本发明一较佳实施例的低脚位I2C传输系统的系统方块图。请参考图2，此低脚位I2C传输系统包括一I2C串行传输主设备201多个I2C串行传输从设备202、以及一I2C串行传输数据扁平电缆，I2C串行传输数据扁平电缆包含了一I2C串行传输数据线SDA以及一I2C串行传输时钟线SCK。每一个I2C串行传输从设备202以及I2C串行传输主设备201的I2C串行传输数据脚位耦接到I2C串行传输数据线SDA，且每一个I2C串行传输从设备202以及I2C串行传输主设备201的I2C串行传输时钟脚位耦接到I2C串行传输时钟线SCK。另外，在此实施例中，每一个I2C串行传输从设备202皆具有一个中断要求脚位IRQ。较为特别的是，上述每一个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ皆耦接到I2C串行传输主设备201的同一个中断输入脚位IRI。另外，在此实施例中，I2C串行传输数据线SDA以及I2C串行传输时钟线SCK分别被耦接了第一电阻R1以及第二电阻R2，作为上拉电阻，用以将I2C串行传输数据线SDA以及I2C串行传输时钟线SCK上拉至电源电压VDD。

当进行一般传输时，传输皆由I2C串行传输主设备201发起，并依照I2C的格式，对指定的I2C串行传输从设备202输出或要求数据。另外，由于此实施例中，每一个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ皆耦接到I2C串行传输主设备201的同一个中断输入脚位IRI。先前技术中，每一个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ都耦接到I2C串行传输主设备201的不同脚位，一般是通用型的输入输出(General-Purpose Input/Output，GPIO)脚位。原因在于，先前技术中，从I2C串行传输从设备202送来的中断(interrupt)要求皆是逻辑低电压，若有多个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ都耦接到I2C串行传输主设备201的同一个脚位，无法判定是哪一个I2C串行传输从设备202发出的中断要求，故会发生中断冲突。

然而，在此实施例中，每一个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ皆耦接到I2C串行传输主设备201的同一个中断输入脚位IRI。且每一个I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ在进行中断要求时，会输出不同的电压。I2C串行传输主设备201的中断输入脚位IRI内部具有可以分辨电压的电路，例如模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)。

大多数I2C串行传输主设备201中的微处理器(MCU)都有内建模拟数字转换器，用以转换模拟数字转换输入信道脚位(ADC input channel pin)上的模拟电压成数字值，例如12-bit SAR-ADC，通常精确值约为10bits。为了避免误判，此10位的精确值再分成2⁷＝128的区间。举例来说，模拟数字转换器的参考电压是3.3V，分成128个区间，每个区间范围大小约等于3.3V/128＝25.78mV。假设能够让输入的模拟数字转换器电压约落在每个区间的中间，如此I2C串行传输主设备201中的微处理器就容易识别出不同的各个区间的模拟数字转换器的转换数值。

再者，假设每一个I2C串行传输从设备202都有一个可以使能或禁能(Enable orDisable)控制输出电压的脚位，并可以输出固定且唯一的电压(每个I2C串行传输从设备202的输出电压值都不相同，但都约略落在上一段所述每个区间的中间值，例如:25.78mV/2*(2N+1)，N＝0,1,2,…,127，亦即12.89mV,38.67mV,64.45mV,…,3.287V)。一般情况下，此I2C串行传输从设备202若没有检测到任何的变化(例如手触，方向轴或加减速的改变)而需要I2C串行传输主设备201来读取数据时，此中断要求脚位IRQ就输出浮动电压(floating，或高阻抗)。反之，若I2C串行传输从设备202有检测到有任何的异动时，此中断要求脚位IRQ就可以输出此I2C串行传输从设备202对应的固定且唯一的电压，当成特定的中断需求给I2C串行传输主设备201，用以通知I2C串行传输主设备201来存取I2C串行传输从设备202。

因此，如图2所示，只需利用I2C串行传输主设备201内的微处理器的一个模拟数字转换输入信道脚位(ADC input channel pin)，把各个I2C串行传输从设备202的输出的电压脚位共同耦接到I2C串行传输主设备201的同一个中断输入脚位IRI。当I2C串行传输主设备201发现模拟数字转换的数值是对应于某个I2C串行传输从设备202输出的固定电压值，此I2C串行传输主设备201就可以发送I2C的信号(SCL and SDA)来对此I2C串行传输从设备202读取数据。当此I2C串行传输从设备202的数据被读取后，此I2C串行传输从设备202就禁能(Disable)中断要求脚位IRQ上的电压输出，恢复成一般浮动电压(floating)的输出状态。

在另一较佳实施例中，若同一期间有多个I2C串行传输从设备202从中断要求脚位IRQ送出电压，此时，由于，低电压的中断会被高电压的中断的电压所拉升，I2C串行传输主设备201的中断输入脚位IRI会接收到输出最高电压的I2C串行传输从设备202的电压，故，I2C串行传输主设备201会先进行对应于最高电压的I2C串行传输从设备202的中断存取处理，之后，才依照电压从大到小，依序进行I2C串行传输从设备202的中断存取处理。借此，也解决了先前技术中的中断冲突。

由上述实施例，可以看出，借由上述实施例的中断运作机制，I2C串行传输主设备201就不需有多根的通用型的输入输出(General-Purpose Input/Output，GPIO)脚位或者中断输入脚位来接收各个I2C串行传输从设备202发送过来的中断需求，以节省I2C串行传输主设备201的通用型的输入输出(General-Purpose Input/Output，GPIO)脚位或中断输入脚位数(pin counts)。

根据上述的低脚位I2C传输系统的较佳实施例，可以归纳成一种低脚位I2C串行传输的方法。图3绘示为本发明一较佳实施例的低脚位I2C串行传输的方法的流程图。请参考图3，此低脚位I2C串行传输的方法包括下列步骤：

步骤S301：开始。

步骤S302：提供多个I2C串行传输从设备。

步骤S303：提供一I2C串行传输主设备，其中，上述I2C串行传输从设备以及上述I2C串行传输主设备电连接至一I2C串行传输扁平电缆。并且，每一该些I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接至该I2C串行传输主设备的一中断输入脚位。

步骤S304：判断I2C串行传输主设备的IRI脚位的电压大小。借此，判断上述多个I2C串行传输从设备之中是否发出中断请求，并根据电压大小，判断上述多个I2C串行传输从设备之中的何者发出的中断请求。由于每一个I2C串行传输从设备202皆有对应的一组固定电压，故其中的一特定I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ提出中断要求时，上述特定I2C串行传输从设备202的中断要求脚位IRQ输出对应于上述特定I2C串行传输从设备202规范的电压。

步骤S305：根据I2C串行传输主设备的中断输入脚位的电压大小，判断每一该些I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

综合以上所述，本发明的实施例采用让多个I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接在I2C串行传输主设备的同一个中断输入脚位，并且，每一个I2C串行传输从设备的中断要求脚位在要求中断时，都输出不同的电压。因此，I2C串行传输主设备只要根据中断输入脚位所接收的电压大小，便可以判断从哪一个I2C串行传输从设备发出中断要求。再者，在另一较佳实施例中，若多个设备同一期间送出中断请求时，则I2C串行传输主设备先行处理较高中断要求电压的I2C串行传输从设备的中断。

应当理解，本文描述的示例和实施例仅用于说明目的，并且鉴于其的各种修改或改变将被建议给本领域技术人员，并且将被包括在本申请的精神和范围以及所附权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种低脚位I2C传输系统，其特征在于，包括：

I2C串行传输数据扁平电缆，包括I2C串行传输数据线以及I2C串行传输时钟线；

多个I2C串行传输从设备，其中，每一所述I2C串行传输从设备包括I2C串行传输数据脚位、I2C串行传输时钟脚位以及中断要求脚位，其中，每一所述I2C串行传输从设备的I2C串行传输数据脚位耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线，且每一所述I2C串行传输从设备的I2C串行传输时钟脚位耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线；以及

I2C串行传输主设备，包括I2C串行传输数据脚位、I2C串行传输时钟脚位以及中断输入脚位，

其中，所述I2C串行传输主设备的I2C串行传输数据脚位耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线，且所述I2C串行传输主设备的I2C串行传输时钟脚位耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线，

其中，每一所述多个I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位，

其中，每一所述多个I2C串行传输从设备的中断要求脚位在进行中断要求时，分别输出不同的电压，

其中，所述I2C串行传输主设备根据所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位所接收的电压大小，判断每一所述多个I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

2.根据权利要求1所述的低脚位I2C传输系统，其特征在于，还包括：

第一上拉电阻，包括第一端以及第二端，其中，所述第一上拉电阻的第一端耦接电源电压，所述第一上拉电阻的第二端耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输数据线。

3.根据权利要求1所述的低脚位I2C传输系统，其特征在于，还包括：

第二上拉电阻，包括第一端以及第二端，其中，所述第二上拉电阻的第一端耦接电源电压，所述第二上拉电阻的第二端耦接所述I2C串行传输数据扁平电缆的I2C串行传输时钟线。

4.根据权利要求1所述的低脚位I2C传输系统，其特征在于，每一所述I2C串行传输从设备在未进行中断要求时，每一所述I2C串行传输从设备的中断要求脚位为高阻抗状态。

5.根据权利要求1所述的低脚位I2C传输系统，其特征在于，所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位为模拟数字转换输入信道脚位。

6.一种低脚位I2C串行传输的方法，其特征在于，包括：

提供多个I2C串行传输从设备；

提供I2C串行传输主设备，其中，所述I2C串行传输从设备以及所述I2C串行传输主设备电连接至I2C串行传输扁平电缆；

将每一所述I2C串行传输从设备的中断要求脚位耦接至所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位；

当每一所述I2C串行传输从设备之中的特定I2C串行传输从设备提出中断要求时，所述特定I2C串行传输从设备的中断要求脚位输出对应于所述特定I2C串行传输从设备规范的电压；

根据所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位的电压大小，判断每一所述I2C串行传输从设备是否进行中断要求。

7.根据权利要求6所述的低脚位I2C串行传输的方法，其特征在于，每一所述I2C串行传输从设备在未进行中断要求时，每一所述I2C串行传输从设备的中断要求脚位为高阻抗状态。

8.根据权利要求6所述的低脚位I2C串行传输的方法，其特征在于，所述I2C串行传输主设备的中断输入脚位为模拟数字转换输入信道脚位。