1 引言
目前，很多應(yīng)用系統(tǒng)均采用總線控制方式實時配置各種寄存器,，靈活實現(xiàn)其控制功能,，從而全程監(jiān)控各個參數(shù)。典型的總線控制設(shè)計方案一基于EEPROM的系統(tǒng)監(jiān)控電路,，通過對EEPROM進行在線編程,，實時配置系統(tǒng)各個控制參數(shù)，進而實時監(jiān)測各種電路參數(shù)及故障,。
MAX16031就是一種基于EEPROM的系統(tǒng)監(jiān)控電路,，可監(jiān)測8路電源電壓，提供3路溫度檢測和1路電流監(jiān)測,；每個監(jiān)測參數(shù)與4個不同門限相比較,，多路故障指示輸出可配置在不同條件下觸發(fā)報警。這里以MAX16031為核心，配以相應(yīng)的輔助電路和靈活的軟件設(shè)計,，通過I2C總線來實現(xiàn)基于MAX16031的實時監(jiān)控在線編程功能,。
2 硬件設(shè)計
MAX16031內(nèi)置有一個兼容于SMBusTM的I2C接口和一個JTAG接口，這兩個接口均可訪問器件的所有寄存器,，可編程設(shè)置其內(nèi)部EEPROM,。
2．1 供電電源
MAX16031的電源電壓范圍為3～14 V,，通常可將VCC連接至12 V中等電壓總線，或連接到3．3 V輔助電源,。也可使用外部供電電路對其編程設(shè)置，例如使用3．3 V輔助電壓(而無需其他電源),，或施加12 V中等電壓總線,，關(guān)閉所有下游電源，以避免其他電路施加電源,。也可使用常見的雙二極管,，由編程連接器供電。當MAX16031由12 V總線供電時,，由于二極管會產(chǎn)生壓降,，因此該供電效果最佳。
2．2 共用總線
當一器件(非μP)正常工作時需與MAX16031通信,，則存在潛在問題,。例如，當系統(tǒng)監(jiān)控μP需要訪問MAX16031的A/D轉(zhuǎn)換器讀數(shù)時,，外部供電電路掉電或只是部分供電,、且MAX16031正在編程時，掛接在I2C總線的其他器件可能產(chǎn)生干擾,。而最簡便解決方法是通過JTAG接口編程MAX16031并監(jiān)控連接到I2C接口的μP,。若μP支持開漏I2C總線I／O(即未連接至VCC的ESD保護二極管的引腳)，同時上拉電阻足夠大,，則在編程和正常工作時共用I2C總線是可行的,。如果μP的I2C總線不是開漏式，ESD二極管將箝位總線并會干擾編程,。如果系統(tǒng)μP不具備真正的開漏I2C總線,，可采用圖1所示電路在μP和編程I2C總線之間自動切換。
圖1中,，MAX4525復(fù)用器在連接到系統(tǒng)μP的I2C和連接到編程測試點上的I2C之間切換,。開關(guān)由系統(tǒng)μP的VCC控制。如果采用12 V電源供電,，而不是VCC,，開關(guān)將I2C連接至編程測試點,。一旦施加VCC電源，開關(guān)將I2C連接至系統(tǒng)μP,。在編程模式下,，連接在測試點的編程硬件電路必須提供適當?shù)腎2C上拉電阻。
2．3 編程電路
圖2所示電路通過12 V中等電壓總線向MAX16031供電,，通過雙二極管從編程連接器供電,。該連接器與MAX16031的I2C總線連接，并與板上具有開漏I2C輸出的系統(tǒng)管理μP共用總線,，此時μP并未真正加載到總線上,，即便是在上電前。作為外部編程器的替代方案,，也可使用系統(tǒng)管理μP在初始上電時,，編程設(shè)置MAX16031，可在沒有特殊硬件的條件下更新MAX16031的配置,。
3 在線編程
3．1 編程算法
利用MAX16031的內(nèi)置EEPROM,，首先確定編程寄存器的鎖定地址；然后加載EEPROM的開始地址,；利用寫入命令在EEPROM的開始地址處寫入數(shù)據(jù),；等待I2C總線編程結(jié)束后，進入下一個編程循環(huán),，如圖3所示,。
3．2 參數(shù)設(shè)置
MAX16031內(nèi)置EEP-ROM用于儲存器件配置參數(shù)。上電后,，EEPROM的內(nèi)容被送入RAM寄存器,。RAM和EEPROM均通過JTAG和I2C接口訪問。若要正確編程MAX16031,，則所需參數(shù)必須設(shè)置在EEPROM,，圖4為MAX16031的存儲器映射。
3．3 在線編程步驟
在編程MAX16031的EEPROM配置內(nèi)存時,，必須首先確定寄存器r5Fh[0]上的配置鎖定位是否為零；如果不為零,，則在該位上寫入“1”將其清零,。若要寫入EEPROM，進入EEPROM頁面,，加載開始地址(97h),，然后發(fā)送一系列塊燒錄命令(I2C)。以下為典型EEPROM編程過程的偽碼：
經(jīng)上述在線編程后,，通過I2C總線即可實時監(jiān)控各種復(fù)雜系統(tǒng)的電壓,、電流,、溫度和故障等，同時允許用戶自行設(shè)置工作范圍,、上下限,、故障輸出以及工作模式，并存儲相關(guān)數(shù)據(jù),，從而實現(xiàn)更高的靈活性,。
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)設(shè)計雖然是針對I2C總線在線編程，但設(shè)計方法在總線系統(tǒng)的接口編程設(shè)計中具有通用性,，對相關(guān)的電路設(shè)計有一定的參考價值,。