通过串口调试的IIC总线实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信总线实验装置，为解决目前IIC总线在数据传输时调试复杂且不能保证安全性和准确性的缺点，本发明专利技术提出一种通过串口调试的IIC总线实验装置，实现可视化的通过上位机的命令编辑窗口查看或修改外设中某个寄存器的数据，得到的返回值可以直观的显示在PC端。其在保证了IIC原有的优点之外，使操作人员可以更加便捷、清楚的利用IIC协议调试测试芯片。为此，本发明专利技术采取的技术方案是，通过串口调试的IIC总线实验装置，包括上位机UART接口控制器，协议转换单元，IIC总线接口控制器和时钟管理单元。本发明专利技术主要应用于总线实验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信总线实验装置，具体来说是一种通过串口调试的IIC总线实验装置。技术背景IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)总线是PHILIPS公司开发的一种简单、双向、二线制、同步串行总线，其可以解决各个串行设备间的通行。目前已被广泛应用于各种电子系统中，该总线物理上只需两条信号线，分别是串行数据(SDA,serial data)线进行IIC总线上的数据信号的传输和串行时钟(SCL,serial clock)线进行IIC总线的时钟信号传输用以发送和接收数据。由于IIC总线只需要两根线，减少了电路板的空间，减低了芯片管脚的数量，节省了互联成本。因此IIC总线是一种廉价、优质的总线，其适用于消费电子、通讯电子、工业电子等领域的低速器件。IIC总线的主要功能是实现硬件设备或模块间数据的传输，可以在设备主控器与被控IIC设备之间、IIC设备和IIC设备之间进行双向传送。同时生产厂家在生产设备时，每个设备都有一个唯一的地址识别，包括微控制器、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)驱动器、存储器或键盘接口等，因此当系统主控制器和IIC从设备均并联在IIC总线上时，主控制器可以通过相应地址对该总线上的任意设备进行信号传递，如图1所示。对于集成在芯片内部的IIC总线接口来说，主控制器通常是高速的微处理器，而外设通常是一些带IIC接口的外部低速设备。IIC总线虽然应用广泛，成本低廉，但是由于大部分CPU没有IIC总线接口,对于一些其他芯片有时候需采用GPIO脚来做模拟IIC通信，其软硬件联合调试工作十分繁琐复杂。同时，目前PC机一般有两个串口COM1和COM2，但是，大部分低速设备并不支持串口UART协议通信，因此对于PC机来说直接通过串口与芯片通信也无法实现。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，解决目前IIC总线在数据传输时调试复杂且不能保证安全性和准确性的缺点，本专利技术提出一种通过串口调试的IIC总线实验装置，实现可视化的通过上位机的命令编辑窗口查看或修改外设中某个寄存器的数据，得到的返回值可以直观的显示在PC端。其在保证了IIC原有的优点之外，使操作人员可以更加便捷、清楚的利用IIC协议调试测试芯片。为此，本专利技术采取的技术方案是，通过串口调试的IIC总线实验装置，包括上位机UART接口控制器，协议转换单元，IIC总线接口控制器和时钟管理单元；其中上位机UART接口控制器用来与上位机通信，负责接收上位机通过UART协议传入的串行数据并将其转换为并行数据,同时还能够将并行数据通过UART协议串行发到上位机；协议转换单元负责UART接口控制器和IIC总线接口控制器的通信、协调以及系统状态机的转移控制；IIC总线接口控制器负责接收指令、外设地址、寄存器地址和数据，若指令为写，则通过IIC协议将数据写入指定外设的寄存器中，若指令为读，则通过IIC协议读出指定外设的寄存器的值并发给协议转换单元；时钟管理单元用来为IIC总线接口控制器和UART接口控制器提供标准的时钟频率。协议转换单元包括：主控模块，负责整个协议转换单元的主控、状态转移判断工作；8位的UART数据接收寄存器，用来暂存上位机UART接口控制器发送的8位数据；48位的指令存储寄存器；比较电路，用于判断48位的指令存储寄存器接收数据的校验和；8位的UART数据发送寄存器，用来暂存若指令为读时通过IIC协议读出的8位数据或表示IIC写操作结束发送的标识数据FF，随后下一个周期可以将其通过上位机UART接口控制器模块发到上位机的串口；32位的IIC指令数据发送寄存器，将指令以及寄存器地址暂存，下一个周期将其发送给IIC总线接口控制器模块，并通过IIC协议对具体外设进行操作，读或写。与已有技术相比，本专利技术的技术特点与效果：传统的IIC总线调试过程不仅繁琐而且还容易出错，本专利技术的IIC总线接口控制器在发送和接收数据时，可以通过上位机串口调试软件直接发出指令，操作指令简单易懂，并且利用了PC机通用的串口设备而非特定的IIC接口，节省了硬件资源，可以使非专业技术人员的应用更加简单、便捷。附图说明图1是IIC总线的应用环境示意图。图2是带串口调试功能的IIC总线接口控制系统总体架构图。图3是本专利技术提供的协议转换部分架构图。图4是本专利技术协议转换模块主控模块的状态转移图。图5是本专利技术结合CH7301芯片提供的一个应用实例示意图。具体实施方式一种通过串口调试的IIC总线实验装置的结构主要包括四部分：上位机UART接口控制器，协议转换单元，IIC总线接口控制器和时钟管理单元，如图2所示。其中上位机UART接口控制器用来与上位机通信，负责接收上位机通过UART协议传入的串行数据并将其转换为并行数据,同时还能够将并行数据通过UART协议串行发到上位机；协议转换单元负责UART接口控制器和IIC总线接口控制器的通信、协调以及系统状态机的转移控制；IIC总线接口控制器负责接收指令、外设地址、寄存器地址和数据，若指令为写，则通过IIC协议将数据写入指定外设的寄存器中，若指令为读，则通过IIC协议读出指定外设的寄存器的值并发给协议转换单元；时钟管理单元用来为IIC总线接口控制器和UART接口控制器提供标准的时钟频率。在本专利技术中，协议转换单元包括：主控模块，负责整个协议转换单元的主控、状态转移判断工作；8位的UART数据接收寄存器，用来暂存上位机UART接口控制器发送的8位数据；48位的指令存储寄存器，通过判断48位数据中的最后8位校验位用以判断发送指令是否正确；8位的UART数据发送寄存器，用来暂存若指令为读时通过IIC协议读出的8位数据或表示IIC写操作结束发送的标识数据FF，随后下一个周期可以将其通过上位机UART接口控制器模块发到上位机的串口；32位的IIC指令数据发送寄存器，将指令以及寄存器地址暂存，下一个周期可以将其发送给IIC总线接口控制器模块，并通过IIC协议对具体外设进行操作(读或写)。如图3所示。工作时，各部分首先初始化，UART接口控制器模块开始接收上位机发送的数据；协议转换单元初始化，状态机状态保持为IDLE状态；IIC接口控制模块未收到开始信号，SCL和SDA两根信号线为高电平，总线处于空闲状态。当上位机开始通过UART协议发送信号后，UART接口控制器将收到的数据串转并存入协议转换单元中的UART数据接收寄存器，直到寄存器中数据值为EF，则将其存入指令存储寄存器的最后8位，同时主控模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过串口调试的IIC总线实验装置，其特征是，包括上位机UART接口控制器，协议转换单元，IIC总线接口控制器和时钟管理单元；其中上位机UART接口控制器用来与上位机通信，负责接收上位机通过UART协议传入的串行数据并将其转换为并行数据,同时还能够将并行数据通过UART协议串行发到上位机；协议转换单元负责UART接口控制器和IIC总线接口控制器的通信、协调以及系统状态机的转移控制；IIC总线接口控制器负责接收指令、外设地址、寄存器地址和数据，若指令为写，则通过IIC协议将数据写入指定外设的寄存器中，若指令为读，则通过IIC协议读出指定外设的寄存器的值并发给协议转换单元；时钟管理单元用来为IIC总线接口控制器和UART接口控制器提供标准的时钟频率。

【技术特征摘要】
1.一种通过串口调试的IIC总线实验装置，其特征是，包括上位机UART接口控制器，协议
转换单元，IIC总线接口控制器和时钟管理单元；
其中上位机UART接口控制器用来与上位机通信，负责接收上位机通过UART协议传入
的串行数据并将其转换为并行数据,同时还能够将并行数据通过UART协议串行发到上位
机；协议转换单元负责UART接口控制器和IIC总线接口控制器的通信、协调以及系统状
态机的转移控制；IIC总线接口控制器负责接收指令、外设地址、寄存器地址和数据，若
指令为写，则通过IIC协议将数据写入指定外设的寄存器中，若指令为读，则通过IIC
协议读出指定外设的寄存器的值并发给协议转换单元；时钟管理单元用来为IIC总线接口
控制器和UART接口控制器提供标准的时钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：史再峰，满晨龙，庞科，王晶波，邓林，许泽昊，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12