I2C總線的案例
I2C總線開發設計需要注意的4個方面
I2C總線開發設計的4個要點
01
總線容量與驅動能力
I2C總線的外圍擴展器件都是CMOS器件，總線有足夠的電流驅動能力，因此總線上擴展的節點數不由電流負載能力決定，而由電容負載確定。
總線上每個實際節點器件的總線接口都有一定的等效電容，等效電容的存在會造成總線傳輸的延遲，導致數據傳輸出錯。
通常總線負載能力為400pF，通常各個I2C器件都會有它自己的電容值，一般為不大于20pF，據此可計算出總線長度及節點數目的限制數量。總線上的每個外圍器件都有一個器件地址，因此總線上擴展外圍器件時也要受器件地址限制。
02
I2C總線的電氣結構
I2C總線為雙向同步串行總線，因此I2C總線接口內部為雙向傳輸電路，如圖.所示。總線端口輸出為開漏結構，故總線上必須有上拉電阻，上拉電阻與電源電壓、SDA、SCL以及總線串接電阻有關，可參考有關數據手冊進行選擇，通?？蛇x4.7K到10K。
03
I2C總線的節點地址
每個節點都有一個固定的節點地址。I2C總線為雙向同步串行總線，因此總線上的單片機都可以成為主節點，其器件地址由軟件給定，存放在總線的地址寄存器件中，稱為主器件的從地址。在總線的多主系統中，單片機作為從節點時，其從地址才有意義，所以總線上所有的外圍器件都有規范的器件地址。
展開 I2C為什么要用開漏輸出和上拉電阻?
這也是I2C的局限性。
建議上拉電阻可選用1.5K，2.2K，4.7K。
I2C總線基本操作
根據I2C總線規范，總線空閑時兩根線都必須為高。
假設主設備A需要啟動I2C，他需要在SCL高電平時，將SDA由高電平轉換為低電平作為啟動信號。
主設備A在把SDA拉高后，它需要再檢查一下SDA的電平。為什么? 因為線與，如果主設備A拉高SDA時，已經有其他主設備將SDA拉低了，由于 1 & 0 = 0 那么主設備A在檢查SDA電平時, 會發現不是高電平，而是低電平。說明其他主設備搶占總線的時間比它早，主設備A只能放棄占用總線。如果SDA是高電平，說明主設備A可以占用總線，然后主設備A將SDA拉低，開始通信。
因此，模擬I2C一定要將GPIO端口設置為開漏輸出并加上拉電阻。
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展開 應用在電磁爐觸控面板中的電容式觸摸芯片
對于觸摸輸出結果，可以使用I2C或1對1直接輸出接口。當應用程序中的MCU IO或連接器資源不夠時，I2C接口可能有用。GT304L可應用于2.5V ~ 5.0V的寬供電電壓范圍。它具有CTRL/A0引腳，通過將引腳連接到VCD和GND來選擇靈敏度選項和i2c總線從地址。應用程序將更加強大，并且在EMC、EMI、H/W變化、電壓干擾、溫度漂移、濕度漂移等方面沒有問題。特別是，它沒有任何問題，反對CS和EFT噪音環境發生在任何觸摸應用程序。
電容式觸摸芯片 - GT308L，GT308L提供8個LED驅動和16步調光控制器。OUT1~8引腳可用于PWM輸出，用于LED調光控制。這是非常經濟的解決方案，當LED反饋之所以需要是因為LED控制沒有額外的材料成本。對于觸摸輸出結果，可通過I2C或1:1直接輸出接口實現被使用。I2C接口可能是有用的MCU IO或應用程序中的連接器資源不夠。GT308L可應用于較寬的供電電壓范圍2.5 v至5.5 v。它有CTRL大頭針來選擇靈敏度選項和I2C總線從地址通過使引腳連接到VDD, GND和開放。應用程序將會更強大和無問題的EMC, EMI, H/W變化，電壓干擾、溫度漂移、濕度漂移等。特別是，它不產生任何問題的CS和EFT噪聲環境發生在任何觸摸應用程序。
在觸摸領域，韓國GreenChip便是佼佼者之一。了解更多關于韓國GreenChip觸摸芯片的技術應用，請聯系：133 9280 5792(微信同號)
展開 采用先進的數字信號處理技術和具備DSP多通道輸出的音頻功放IC-NTP8204G
該設備在無散熱器的情況下可提供2×20瓦的立體聲輸出功率。
NTP8204G配備混頻器和雙四分頻濾波器，可實現響度控制、揚聲器響應補償及參數均衡等核心音頻信號處理功能。NTP8204G的所有功能均可通過I2C主機接口總線的內部寄存器值進行控制。
NTP8204G采用行業標準的Inter IC Control（I2C）總線與主機IC通信。主機IC可通過I2C總線對NTP8204G的內部寄存器進行寫入或讀取操作。
結構圖：
音頻功放芯片 - NTP8204G特性描述：
2CH立體聲（20W x 2BTL）
寬工作供電電壓范圍（4.5至28V）
數據生成器I2S輸出
浮點運算
可編程雙四元濾波器：
-揚聲器補償
-LPF, HPF, DC Cut
-高級參數均衡器
3帶動態范圍控制
響度控制
3D環繞聲
保護電路：
-OCP（過流保護）
-OTP（過溫保護）
-UVP（欠壓保護）
-BQ/DRC Check Sum
全/軟/靜音/功率計/NS反饋
智能 PWM 開關
高效率
直流保護：
-直流截止濾波器
-系數存儲器校驗
-調制指數校驗
展開 
智能油煙機觸控面板中應用的電容式觸摸芯片
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觸控芯片技術的出現，使按鍵的方式也出現了巨大的變化，按鍵操作變的更加靈活舒適，按鍵面板也變地更加時尚亮麗。觸控按鍵以其獨特的優勢正被越來越多的產品所采用。
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展開 低功耗射頻無線數據采集節點電路
CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.7引腳可以用于串口通信和SPI通信，使用這三個引腳作為串口調試，另外P1.1、P1.2、P1.3引腳可以用于SPI和I2C總線通信，這三個接口用來預留連接傳感器的芯片。系統的主電路圖如圖2所示。
地址設定電路
為了使每個節點的地址唯一，采用8位的撥碼開關SW進行地址設定。如圖3所示，可以由撥碼開關來設定終端節點的地址，可以設定255個不同的地址，每一個終端節點作為從設備向中繼節點發送數據，然后由中繼節點發送到用于網絡管理的主控MCU，完成無線傳感器網絡數據的傳送。
本文利用TI公司的CC430F5137芯片，采用射頻通信技術設計的無線數據采集節點，這種設計可以大大地減小系統的體積。本系統可以采集各種各樣的信號，能將采集到的數據安全穩定地傳送到中間數據采集點。設計中載波監聽功能和信道空閑評估功能改進的射頻發送函數，可以有效地提高多個節點同時發送數據時的抗干擾性。
展開 還沒有搞懂各種通信？一文帶你讀懂UART、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB......
UART、SPI、I2C比較
①I2C線更少，比UART、SPI更為強大，但是技術上也更加麻煩些，因為I2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠距離通信。
②SPI實現要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數據的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協議。
③I2C的速度比SPI慢一點，協議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。
④UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開始傳。
⑤SPI用片選信號選擇從機，I2C用地址選擇從機。
RS232串口通信
傳輸線有兩根，地線一根。電平是負邏輯：
-3V~-15V邏輯“1”，+3V~+15V邏輯“0”。
RS-232串口通信傳輸距離15米左右。可做到雙向傳輸，全雙工通訊，傳輸速率低20kbps 。
下圖是DB9公頭和母頭的定義，一般用的最多的是RXD、TXD、GND三個信號。
TTL和RS-232互轉
單片機接口一般是TTL電平，如果接232電平的外設，就需要加TTL轉RS232的模塊。如下圖，可用芯片MAX232進行轉換。
RS422串口通信
RS-422有4根信號線：兩根發送、兩根接收和一根地線。全雙工通信。
展開 還沒有搞懂各種通信？一文帶你讀懂UART、TTL、RS232、RS422、RS485、CAN、USB......
UART、I2C、RS485……這些通信雖然都普遍在用，但解釋起來也是模棱兩可，覺得有必要整理一下，目的是鞏固和區分。文章有點長，建議先收藏，需要的時候再拿出來看。
UART通用異步收發器
UART口指的是一種物理接口形式(硬件)。
UART是異步，全雙工串口總線。它比同步串口復雜很多。有兩根線，一根TXD用于發送，一根RXD用于接收。
UART的串行數據傳輸不需要使用時鐘信號來同步傳輸，而是依賴于發送設備和接收設備之間預定義的配置。
對于發送設備和接收設備來說，兩者的串行通信配置應該設置為完全相同。
起始位：表示數據傳輸的開始，電平邏輯為“0” 。
數據位：可能值有5、6、7、8、9，表示傳輸這幾個bit 位數據。一般取值為8，因為一個ASCII 字符值為8 位。
奇偶校驗位：用于接收方對接收到的數據進行校驗，校驗“1” 的位數為偶數(偶校驗) 或奇數(奇校驗)，以此來校驗數據傳送的正確性，使用時不需要此位也可以。
停止位：表示一幀數據的結束。電平邏輯為“1”。
如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個輸入口，一個輸出口。
I2C總線
I2C總線是一種同步、半雙工雙向的兩線式串口總線。它由兩條總線組成：串行時鐘線SCL和串行數據線SDA。
SCL線——負責產生同步時鐘脈沖。
SDA線——負責在設備間傳輸串行數據。
該總線可以將多個I2C設備連接到該系統上。
展開 一款集成電源級的單芯片全數字音頻放大器 - BA96632
BA96632支持接收8kHz至192kHz采樣率的數字串行音頻數據，在立體聲模式下無需散熱器即可輸出2×35瓦功率。芯片內置混頻器和雙四路濾波器，可實現揚聲器響應補償、參數均衡等核心音頻信號處理功能。所有功能均可通過I2C總線接口的內部寄存器值進行控制。
在智能廚房領域中檢測溫度的高精度溫度傳感芯片
芯片內置測溫驅動電路、調理、ADC 轉換、溫度計算、校準補償、非易失性存儲、電源管理等單元，通過 I2C 數字總線輸出，并提供報警接口信號。
M401是包含一路內部本地測溫及四路外部遠端測溫三極管（NPN 、PNP）或者二極管的數字溫度傳感芯片；遠端測溫點超過5路；其測量溫度范圍-55～220oС。
M401提供溫度測量數據的偶校驗（EVEN）功能，本地和遠程溫度傳感器的溫度測量數據都是用14位二進制補碼表示，其中低5位為小數，其分辨率為0.0625°C），較大表示范圍從-256℃到 255℃；另外，還提供遠端測溫三極管或二極管開路及短路檢測功能。
M401提供關閉模式來關斷測溫電路，每個測溫通道也可以被單獨開啟或關閉來靈活配置。為了降低系統功耗，M401可以定義采樣頻率。通過配置控制寄存器CFG（0x17）的低三位CR0/CR1/CR2，可以定義兩次測溫之間的間隔時間。
M401具備寄存器寫保護功能與數據復位；所有的寄存器都設定為寫保護模式以防止軟件誤操作。寄存器可以通過給寄存器（0x35）寫入 0xEE 來進行軟件復位，軟件復位可以將所有的寄存器恢復到默認值。
可作為I2C總線上的從設備與上位機通訊接口上的SDA和SCL管腳集成了尖峰抑制濾波器和施密特觸發器，從而較小化輸入峰值和總線噪聲的影響。M401支持快速模式（1 kHz 到 400 kHz），數據傳輸是MSB模式。
在溫濕度傳感芯片領域，浙江MYSENTECH便是國產品牌中的佼佼者。可廣泛應用于：電表、機房、工業過程控制等多節點溫度監控、汽車電子、智能廚電等領域，了解更多關于浙江MYSENTECH溫濕度傳感芯片的技術應用，請聯系：133 9280 5792(微信同號)
展開 應用在微型組件音頻解決方案中的集成度高、體積小巧的全數字音頻芯片-NTP8212G
NTP8212G接收采樣頻率為8kHz至192kHz的數字串行音頻數據，立體聲模式下輸出功率為2×20W。NTP8212G配備混頻器和雙四分頻濾波器，可實現響度控制、揚聲器響應補償及參數均衡等核心音頻信號處理功能。NTP8212G的所有功能均可通過I2C主機接口總線的內部寄存器值進行控制。
高品質音頻數據處理，具備24Bit，96KHz高品質音頻數據處理；支持Hi-Res音頻系統，提供多段DRC設計、多段智能均衡器、支持四個IIC地址、APEQ專利技術、Auto Mute機制等等功能，帶來出色的音頻效果。
音量輸出幅度是0db，當使用APEQ提升100Hz處6DB低頻增益后，頻部分先打到預設門限，但是APEQ的增益值會隨著音量繼續上升而下降，此時整個頻段依然可以提升音量。POST DRC設計，使多段DRC可用，較多可劃分LDRC＋HDRC＋SUBDRC＋POSRDR四段DRC，分頻點單獨可設，每段可獨立操作。
I2C總線的基本信號元件：
音頻功放芯片 - NTP8212G特性描述：
2通道立體聲（20x2W@24V，8Ω）
寬工作供電電壓范圍（4.5V至28V）
浮點運算
可編程雙四元濾波器：
-揚聲器補償
-LPF, HPF
-參數均衡器
-響度控制
100dB動態范圍
2帶動態范圍控制
五段圖形均衡器：
-10個用戶模式下的PEQ用于LR
3D環繞聲
保護電路：
-OCP（過流保護）
-OTP（過溫保護）
-UVP（欠壓保護）
異步采樣率轉換
高效率
直流截止濾波器
韓國NF推出的功放系列產品在音頻功放領域享有盛譽，芯片采用先進的數字信號處理技術，能實現高保真的音頻放大，為用戶帶來真實、震撼的音樂體驗。
展開 
應用在機房檢測環境溫濕度的多路數字溫度傳感芯片
通過配置控制寄存器CFG（0x17）的低三位CR0/CR1/CR2，可以定義兩次測溫之間的間隔時間。
M401具備寄存器寫保護功能與數據復位；所有的寄存器都設定為寫保護模式以防止軟件誤操作。寄存器可以通過給寄存器（0x35）寫入 0xEE 來進行軟件復位，軟件復位可以將所有的寄存器恢復到默認值。
可作為I2C總線上的從設備與上位機通訊接口上的SDA和SCL管腳集成了尖峰抑制濾波器和施密特觸發器，從而較小化輸入峰值和總線噪聲的影響。M401支持快速模式（1 kHz 到 400 kHz），數據傳輸是MSB模式。
在溫濕度傳感芯片領域，浙江MYSENTECH便是國產品牌中的佼佼者?？蓮V泛應用于：電表、機房、工業過程控制等多節點溫度監控、汽車電子、智能廚電等領域，了解更多關于浙江MYSENTECH溫濕度傳感芯片的技術應用，請聯系：133 9280 5792(微信同號)
展開 通信協議難懂搞不定？來看這些
1、SPI傳輸
圖1 SPI輸出傳輸
圖2 SPI數據傳輸（2）
圖3 SPI時序信號
2、I2C傳輸
圖4 I2C總線及尋址方式
3、UART傳輸
圖5 PC上通過UART調試MCU
圖6 RS-232通過電平轉換芯片與MCU通訊
4、紅外控制
圖7 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
圖8 紅外信號接收與放大整形電路
圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5、串并轉換電路
圖10 串入、并出移位寄存器
圖11 由八個D寄存器組成的移位寄存器
圖12 串行傳輸示意圖
6、其他動圖
圖13 PWM控制LED亮度
圖14 PWM控制LED亮度
圖15 調幅與調頻信號
圖16 相位調制信號
圖17 方波邊沿抖動波形
展開 應用在洗衣機觸摸屏中的觸摸芯片
對于觸摸輸出結果，可通過I2C或1:1直接輸出接口實現被使用。I2C接口可能是有用的MCU IO或應用程序中的連接器資源不夠。GT308L可應用于較寬的供電電壓范圍2.5 v至5.5 v。它有CTRL大頭針來選擇靈敏度選項和I2C總線從地址通過使引腳連接到VDD, GND和開放。應用程序將會更強大和無問題的EMC, EMI, H/W變化，電壓干擾、溫度漂移、濕度漂移等。特別是，它不產生任何問題的CS和EFT噪聲環境發生在任何觸摸應用程序。
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展開 自動駕駛 HIL 測試：構建 "以假亂真" 的實時數據注入系統
（1）數據包結構
一個CSI-2數據包通常由幀起始符（SOF - Start of Frame）、包頭（Packet Header）、數據負載（Payload）和幀結束符（EOF - End of Frame）組成。如資料所示，SOF和EOF的值可以用來區分不同的虛擬通道（Virtual Channel, VC）。例如，VC0的SOF/EOF值為0x00/0x01，而VC1則為0x40/0x41。
（2）實現關鍵
整個注入鏈路的最后一公里，就是將內存中（通過DMA/RDMA獲取）準備好的、包含sxpf_image_header_t和CSI-2編碼后負載的完整數據幀，交給proFRAME板卡。板卡上的邏輯會解析這些數據，驅動GMSL2序列化器芯片，嚴格按照ilg和ifg定義的時序，將CSI-2數據包序列化后發送出去，即通過sxpf_release_frame()函數將準備好的數據緩沖區slot句柄和數據大小交給硬件，硬件隨后便接管了發送任務。
04 I2C調試與驗證
在GMSL2鏈路中，I2C是配置和調試不可或缺的生命線。它負責在主機（proFRAME）和遠端設備（DUT）的SerDes（Serializer/Deserializer）芯片之間建立一條雙向控制通道。
1、調試實踐
調試GMSL2鏈路問題時，I2C是最直接的突破口。proFRAME提供的初始化序列文件（.ini文件）就是I2C調試實踐的絕佳范例。
上述序列圖直觀地展示了.ini文件中的一條高級命令到底層I2C總線時序的完整轉換過程。
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