中文引用格式: 王芬芬,劉夢影,,林玉成,,等. 基于MCU的低功耗I2C總線控制器設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,,50(9):77-82.
英文引用格式: Wang Fenfen,,Liu Mengying,Lin Yucheng,,et al. Design and implementation of a low-power I2C bus controller based on MCU[J]. Application of Electronic Technique,,2024,50(9):77-82.
引言
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,,片上系統(tǒng)(System-on-Chip, SoC)技術(shù)得到了不斷的提高,,SoC技術(shù)的概念是將多個擁有特殊功能的集成電路在一塊芯片上集成[1]。SoC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括總線架構(gòu)技術(shù),、IP核可復(fù)用技術(shù),、軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù),、低功耗技術(shù)及SoC驗證技術(shù)等[2],。此外,,隨著現(xiàn)代應(yīng)用的復(fù)雜性和深亞微米技術(shù)[3]的發(fā)展應(yīng)用,,SoC提供多樣的通信功能和系統(tǒng)低功耗的設(shè)計已然成為芯片設(shè)計的必然的發(fā)展趨勢,,且多樣的通信功能通過集成大量的IP來實現(xiàn),,因此IP核可復(fù)用技術(shù),、低功耗技術(shù)對芯片設(shè)計的規(guī)模和性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。
通用的通信IP包括USART,、SPI、CAN,、I2C,,USB等。其中,,I2C總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式同步串行半雙工通信總線協(xié)議,,用于連接微控制器及其外圍設(shè)備,由于其引腳少,、可擴展性強,,被廣泛應(yīng)用于SoC領(lǐng)域[4]。近些年,,國內(nèi)對于I2C總線控制器的設(shè)計和應(yīng)用方面展開了眾多研究,。楊帆[5]通過深入研究APB總線協(xié)議和I2C總線協(xié)議,設(shè)計了一種帶APB(Advanced Peripheral Bus)接口的I2C總線控制器,,經(jīng)過FPGA驗證了該控制器能夠按照協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸,;陳世淼等[6]提出了一種適用于立方體衛(wèi)星的穩(wěn)定性高的I2C總線的多主多從設(shè)計,該設(shè)計能夠滿足立方體衛(wèi)星上的星務(wù)計算機與其他組件的基本通信需求,;王輝[7]針對I2C在實際應(yīng)用中經(jīng)常遇到的總線死鎖情況,,基于原理分析,總結(jié)出了一種解決方案,,有效地提高了該總線設(shè)計的魯棒性,;強小燕等[8]設(shè)計了一種帶DMA功能的I2C總線接口,通過DMA搬運I2C的傳輸數(shù)據(jù)以此來減輕MCU內(nèi)核的工作量,。
為滿足不同的應(yīng)用場景和芯片特性要求,,自主研制通用的通信總線接口具有重要的應(yīng)用意義[9]。本文基于一款自主研發(fā)的MCU芯片,設(shè)計了一種低功耗I2C總線控制器,,該總線控制器不僅能夠滿足I2C總線協(xié)議,,支持主從模式、收發(fā)模式等協(xié)議包括的基本功能,,利用本身的通信特性還可喚醒處于低功耗模式下的MCU系統(tǒng),,使芯片恢復(fù)正常工作。
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作者信息:
王芬芬,,劉夢影,,林玉成,楊金燁
(中科芯集成電路有限公司,,江蘇 無錫 214072)