基于DSP虚拟I2C总线软件包的设计及应用实例

能简介

X1203是带时钟/日历电路和两个闹钟(报警)的低功耗CMOS实时时钟芯片。提供了双埠时钟和报警寄存器，在读写操作期间也能精确工作。其工作电压从2.5~6 V均可，工作电流小于1uA。时钟使用低成本的32.768 kHz晶体输入，以秒、分、时、日、星期、月和年为单位记录时间，具有闰年自动矫正功能，并对少于31天的月份自动调整；可通过设置中断标志按指定时间激活中断引脚，满足大多数用户对定时器编程的需要。该芯片引脚结构如图1所示(SOIC封装)。

其中SCL为时钟输入端，数据随该时钟信号同步输入器件或从器件输出。此引脚上的输入缓冲器始终激活。SDA端为双向引脚，用于串行数据的输入输出；具有漏极开路，可与其它漏极开路或集电极开路输出进行线"或"；需上拉电阻，与SCL引脚配合，可实现400 kHz的2线I2C接口。VBack为备用电源输入端，用于VCC出现故障时向器件供电。是中断信号输出端，可通过设置报警寄存器按指定时间在该端产生报警信号；漏极开路，低电平有效。X1、X2分别为反相放大器的输入、输出端；可在X1端接入32.768 kHz的方波基准，或在X1、X2端接入32.768 kHz的石英晶振，配置成片内振荡器，在初始上电后至少有一个字节写入RTC寄存器时，时钟才开始计数。

X1203中的时钟/控制寄存器(CCR)分5部分：2个8字节报警寄存器(Alarm0、Alarm1)，1个1字节控制寄存器，1个8字节实时时钟寄存器和1个1字节状态寄存器。通过报警寄存器可设置报警发生的时间，控制寄存器可使能或禁止报警中断信号的输出，实时时钟寄存器以BCD码存储了秒、分、时、日、星期、月和年，状态寄存器中保存了用于报警状态标志位及读写使能状态位。其中状态寄存器设置决定着数据是否能成功地写入。该寄存器如表1所列。

BAT标识器件当前用VBack还是用VCC工作。AL1、AL0标识Alarm0、Alarm1是否实时时钟匹配。RTCF表示实时时钟是否失效，在总电源失效后该位置1。RWEL为寄存器写使能锁存，为0表示禁止，在任何写时钟/控制寄存器之前必须将该位置1。WEL为写使能锁存，低表示禁止，通过该位写1、其它位写0，可使该位置位；通过该位写0、其它位写0，可使该位清0。只有按规定顺序设置RWEL和WEL，才能成功写入CCR。

目前，很多DSP芯片尚不直接支持I2C的接口，F206也不例外，因而这里采用2根通用I/O口线模拟I2C接口。F206与X1203的接口采用如图2所示的接口方案。

图2中在X1、X2端接入32.768 kHz的石英晶振，将时钟源配置为片内振荡器。在VCC和VBACK之间通过二极管和电阻相连，并与地间加入1个0.47 F的大电容。这样，在电源出现故障或系统电源关闭时，仍可靠VBACK端的大电容供电维持时钟芯片的正常工作。它与F206间接口采用3根口线，这里采用IO2模拟通信用的时钟信号，IO3作为数据输入、输出口线。端可根据用户需要而定，若需要时钟芯片产生中断，可将该端接到F206的中断口线上。注意其中的SDA端和端为漏极开路，必须加上拉电阻，否则不能正常通信。

3.2 X1203的读写操作

这里仅给出F206对X1203进行读写的基本流程，如图3、图4所示，分别为对时钟芯片的读、写过程。其中进行寄存器写时，须注意SR寄存器中WEL和RWEL的设置是否正确，即首先设置WEL有效，而后将WEL、RWEL都置1，否则数据将不能正确写入。在写结束后，应将WEL、RWEL置为无效，以免产生误操作。

此外还须指出，在系统首次上电后(VBack和VCC都失效后)，至少有一字节写入RTC寄存器时，系统才开始工作。在实际使用中，应首先判断SR中的RTCF位是否为1，若是，表明系统为首次使用或VBack和VCC都已失效，须对X1203至少进行一次写入操作，使其正常计数。

结束语

I2C总线应用已日益广泛，而其协议的复杂性和操作的特殊性又限制了推广速度。本文介绍的一种基于DSP的虚拟I2C总线软件包，简化了TMS320C2XX与I2C器件间接口程序设计，用户无需了解I2C总线协议的细节，仅需通过唯一的接口界面wrnbyte/ rdnbyte即可实现相应的接口。本文还给出了一个TMS320F206与时钟芯片X1203间的接口实例，介绍了软件包的使用方法，希望能供读者参考。