术语和定义

参考文献

有关文件及软件，请浏览:

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal．

下载我们的免费GreenPAK™软件设计师(1]以打开。gp文件[2]，并查看所提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具(3.可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的集成电路中。yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供完整的申请资料库[4]，包括设计实例，以及对Dialog IC的功能和模块的解释。

1. GreenPAK设计软件，《软件下载及用户指南》，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
2. AN-CM-285 I2C总线复用器，GreenPAK设计文件，Dialog半导yabo国际娱乐体
3. GreenPAK开发工具，GreenPAK开发工具网页，对话半导体yabo国际娱乐
4. GreenPAK应用笔记，GreenPAK应用笔记网页，Dialog半导体yabo国际娱乐
5. SLG46826V, Datasheet, yabo国际娱乐Dialog Semiconductor。

www.i2c.info

作者:Anas Ajaj

介绍

在这个应用笔记中，我们将阐明如何建立一个双向2位mux电路，可以使用I²C线。如果需要的话，该电路还具有作为电平移位器的额外功能。该设计是基于GreenPAK SLG46826V，尽管任何GreenPAK与I²C可以为此目的工作。由于SDA和SCL线的双向性，该设计可用于单主机或多主机I²C通信。

SLG46826V GPAK是一种双轨集成电路，包含了构建适合I的双向多路复用电路所需的所有元件²C协议。使用GPAK IC可以实现小的形状因子。再加上已经很小的尺寸来实现I²C多路复用电路，GreenPAK也能够集成电路所需的振荡器和上拉电阻。

该设计已经为现实世界的应用程序进行了优化，可以很容易地修改以适应读者系统的要求。

通过将它放在一个I中来检验它²C网络由一块Arduino板和四个I组成²C-LCD屏幕，其中每个屏幕包含相同的I²C的地址。在设计好的GreenPAK IC的帮助下，每个屏幕都被单独写入。

我²C协议

连接两个或多个设备来发送和接收信息需要一个特殊的通信路径，该路径由发送方和接收方共享的通信协议控制。一种集成电路总线，也称为I²C，是一种非常常见的双向通信总线，使用两条线在设备之间发送串行信息。

我²用于在控制器和一组外设之间创建一个通信网络。由于它的高效和易于布线，已经得到了许多电子传感器和执行器的支持。我的²C总线支持7位和10位地址空间设备，由两条信号线组成:SCL和SDA线，用于与设备通信。SCL是“串行时钟”的缩写，它携带由主机驱动的时钟信号。SDA代表“串行数据”，因此主从机可以同时发送和接收数据。当我之间没有transfer²C外围设备，SCL和SDA线都被拉到V_DD．

我们可以用I连接128个设备²C协议，共享相同的SCL和SDA线路。一个小规模的例子显示在图1．

系统通常需要为不同的集成电路提供不同的电源电压，今天的外围设备通常在I的帮助下连接到微控制器上²C bus和I²C电平移位器或I²c总线多路复用器解决兼容性。

我²C总线多路复用器

在我²C网络中的每个设备都必须有一个唯一的不重复地址，才能正确地实现主从机之间的通信，但是当许多传感器和外设被组合在同一总线上时，就可能发生同一个I²C地址分配给多个设备。为了解决这个问题，我们实现了一个独特的多路复用电路，将具有相同地址的从站连接到通信总线，并且我们可以通过轮询输入交换通道。

我的²C总线多路复用电路是用于总线SCL和SDA的双向选择器，设计使用SLG46826双轨IC构建四通道输出多路复用电路，如图所示图2．SCL线的双向性，虽然对单主系统来说不是必需的，但确保了拓扑可以在多主配置中使用，其中主主(附加在图2)可以仲裁是否有备用主机(连接到右边的地址图2)可以向主I发送命令²C网络。

GreenPAK设计

本设计主要包括两个部分;SDA线路复用器和SCL线路复用器。该电路的关键特性是SLG46826的双向引脚和OE(输出使能)逻辑的配置和灵活性。OE(输出使能)逻辑可以配置一个特定的引脚是输入还是输出。

SDA线多路复用器

在这一部分，引脚3将连接到一个引脚7,13,15,16基于输入A0和A1的状态。这些输入被配置为数字输入/输出。输出类型是开放漏极NMOS，输入被拉至10 kΩ电阻。见图3NOR门控制每个引脚的OE '输出使能';当OE是“低”，引脚成为一个输入连接到一个10K的上拉电阻，当OE是“高”，引脚成为一个输出，是GND。

3位LUT7的输出连接引脚3的OE, 3L8 NOR门的输出复用连接引脚7、13、15、16的OE。时间延迟块被配置为操作下降边缘延迟，因此产生一个时间延迟到NOR门。使用3L3、3L4、3L5、2L2和2L3块构建了2位解复用器。

因此，当[A1A0] =[00]时，3L8输出通到引脚7，有源通道为0到3L3，而其余通道的输入被拉至1。当[A1A0] =[01]时，3L8输出通过引脚13到3L4，当[A1A0] =[10]时，输出通过引脚15到3L5，当[A1A0] =[11]时，3L8输出通过两个and门2L3和2L2到引脚16。

利用3L0、3L1和3L2模块构建一个2位复用电路;然后它选择一个来自引脚7,13,15,16的输入信号，并将其传递到NOR门，以便稍后传递到引脚3 (SDA)。引脚4和5被配置为连接到下拉电阻的输入端，然后通道0在初始状态为[A0A1] =[00]激活。

MF1和MF2是多功能块，可以配置为执行多个功能。在这个设计中，它们被用来产生一个时间延迟，此外，还用来形成NOR门。每个计数器的dily IN输入连接到NOR门输出。

活动设计顺序:

当总线处于Idle状态(不发送或接收)时，通信引脚被连接到一个上拉电阻(高)，所有引脚根据通过到OE的信号处于输入状态。如果其中一个输入接收到LO信号，该信号将通过NOR门传播，在适当的OE上产生HI信号，基于A0A1。这将引脚配置为输出，并因此保持为GND。如果输入返回到HI，将产生一个短时间延迟来保持OE状态，以考虑到引脚从LO到HI(从输入到输出)需要的时间。

要继续处理事件的顺序，请考虑下面这个例子:

初始状态下，总线上没有通信，[A1A0] =[00]。即，所有引脚都是输入，并且由于上拉电阻为输入激活，信号HI从所有输入通过到IC。当引脚3接收到来自master的LO时，信号通到3L8，然后到3位LUT3, 3L3输出也是低的，因为信号低到达引脚7的OE，使得引脚7的状态由输入变为输出。LO信号通过总线SDA0传播到外部设备。

当主电路释放通信总线时，由于现有的上拉电阻，输入变成HI。然后HI传递到3L8，该3L8反转信号，并将信号低传递到引脚7的OE，导致引脚将其状态从输出变为输入。由于上拉电阻是主动的，HI被传递到外部设备，并在下降边缘上施加一个时间延迟，以便在接收新值之前给引脚足够的时间来改变其IO状态。

sci系列多路复用器

与SDA总线的多路复用电路设计一样，设计了另一个SCL总线的多路复用电路，配置引脚6、17、18、19和20作为数字输入/输出，并在引脚上激活内部上拉电阻。因此，信号从主通过引脚6将连接到一个引脚17,18,19和20根据A1和A0。使用3L11、3L12、3L13和2L0块构建一个2位解复用器，使用4L0、3L6和2L1块构建一个2位多路复用器，从而实现双向通信。

A0	A1	启用通道
0	0	通道0
1	0	通道1
0	1	通道2
1	1	通道3

水平转移特性

SLG46826有双电源V_DD和V_DD2，这允许设计添加电平移动作为mux电路的另一个特征。引脚3、6和7由V供电_DD而引脚13、15、16、17、18、19和20则使用V电源_DD2．因此，可以使用这个多路复用电路作为通道1,2,3的电平移动电路，而不需要通道0。期望电压(V_DD和V_DD2)可从项目信息中选择。

权力	GreenPAK销	函数		GreenPAKPin	函数		权力
VDD	3.	SDA			7	SDA0	通道0	VDD
VDD	6	sci			17	SCL0		VDD2
					13	SDA1	通道1	VDD2
					18	SCL1		VDD2
					15	SDA2	通道2	VDD2
					19	SCL2		VDD2
					16	SDA3	通道3	VDD2
					20.	SCL3		VDD2

结果

为了确保设计能够像预期的那样工作，我们将设计置于现实场景中:控制四个屏幕(I²C-LCD)都有相同的静态I²C的地址。所有的通信都来自于一个主机，在这个例子中，是一个Arduino板。

我已经为Arduino板编写了一个程序，它可以像主机一样运行，并通过I在每个屏幕上打印出不同的短语²C协议。公车上的屏幕被I互换了²C多路复用电路和Arduino数字输出控制A0和A1。在每个打印指令之前，总线在屏幕之间多路复用。图7描述实现后的屏幕输出。

结论

在本应用笔记中，使用SLG46826 IC和GreenPAK设计软件构建了一个2位多路复用电路。用SLG46826也可以很容易地实现level-shift实现。