CN215642683U - I2c总线数据传输监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种I2C总线数据传输监测装置，属于I2C总线数据传输技术领域。所述I2C总线数据传输监测装置包括：主控制板，以及设置在所述主控制板上的多个I2C端口；所述主控制板用于与连接的各I2C***设备进行数据通讯；所述多个I2C端口包括：至少一个主模式I2C端口和至少一个从模式I2C端口；所述至少一个从模式I2C端口连接在所述至少一个主模式I2C端口后端；所述主模式I2C端口用于连接各I2C***设备；所述从模式I2C端口用于监测所述主控制板与各I2C***设备的通讯信息。本实用新型方案提供的I2C总线数据传输监测装置实现了快捷、便利的I2C总线的数据传输采集。

Description

I2C总线数据传输监测装置

技术领域

本实用新型涉及I2C总线数据传输技术领域，具体地涉及一种I2C总线数据传输监测装置。

背景技术

现在，已经有越来越多的***器件与微控制器的接口形式是二线制的I2C串行总线，很多的电子场合都使用到了I2C总线。I2C总线是主从结构，单片机是主器件，存储器是从器件。一条总线可以带多个从器件，I2C总线的SDA和SCL是双向的，开路门结构，通过上拉电阻接正电源。进行数据传输时，SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。I2C总线上主从机之间的交互伴随着大量的数据传输，在开发调试阶段我们需要分析其总线数据，往往是需要用到逻辑分析仪或示波器对其进行分析。

逻辑分析仪或示波器的测量原理是采用一定的频率，对输入信号与设定的门限电压进行比较，当输入电平大于门槛电压时为逻辑1，当输入电平低于门槛电压时为逻辑0。由于电子电路的频率较高、逻辑分析仪或示波器要想精确测量这些电子信号，其性能要求也很高，这导致其造价高，购买成本高、配置也很复杂，操作起来不简便。同时其设备体积也大，不便于携带及使用。针对现有总线数据测试装置成本高和操作复杂的问题，需要创造一种新的I2C总线数据传输监测装置。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种I2C总线数据传输监测装置，以至少解决现有总线数据测试装置成本高和操作复杂的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种I2C总线数据传输监测装置，所述I2C总线数据传输监测装置包括：主控制板，以及设置在所述主控制板上的多个I2C端口；所述主控制板用于与连接的各I2C***设备进行数据通讯；所述多个I2C端口包括：至少一个主模式I2C端口和至少一个从模式I2C端口；所述至少一个从模式I2C端口连接在所述至少一个主模式I2C端口后端；所述主模式I2C端口用于连接各I2C***设备；所述从模式I2C端口用于监测所述主控制板与各I2C***设备的通讯信息。

可选的，所述主模式I2C端口后端连接有I2C通讯总线，所述I2C通讯总线上设置有多个用于连接I2C***设备的连接端口。

可选的，在所述I2C通讯总线上的多个连接端口中，同时仅能存在一个连接端口被激活导通。

可选的，所述主控制板包括用于进行需要通讯的I2C***设备的身份判断的判断模块。

可选的，所述从模式I2C端口后端连接有数据采集线路。

可选的，所述主控制板包括采集模块，所述采集模块用于在所述主控制板与某一I2C***设备通讯期间通过所述数据采集线路获取所述I2C通讯总线上的通讯信息。

可选的，所述主控制板还包括：存储模块，用于存储所述I2C通讯总线上的通讯信息。

可选的，所述存储模块搭载的存储***为sysfs***。

可选的，所述I2C总线数据传输监测装置还包括：人机交互模块，与所述主控制板连接，用于监测人员与所述主控制板的通讯信息交互。

可选的，所述人机交互模块包括：控制模块，用于调取所述通讯信息；显示模块，用于显示所述通讯信息。

通过上述技术方案，由于有多个I2C端口，可以设置至少一个从模式I2C端口，并将该从模式I2C端口后端与I2C总线进行连接。进行I2C总线通讯时，从模式I2C端口可以识别到总线上的传输数据，但被设计为不做任何应答，使得从模式I2C端口成为一个仅记录传输数据的装置，实现了主控制板的自我监测，实时记录并存储传输数据，避免了其他专业设备的使用，实现了快捷、便利的I2C总线的数据传输采集。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的I2C总线数据传输监测装置的结构示意图。

附图标记说明

10-主控制板；20-主模式I2C端口；30-从模式I2C端口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

I2C总线通讯时，主控制板10与各I2C***设备之间交互，存在有大量的数据传输。在开发测试阶段，为了了解传输路径与传输完整性是否正常，需要对传输路径上的传输数据进行分析，这就使得需要采集对应的数据。现在进行数据分析时，主要使用的是逻辑分析仪或示波器进行。逻辑分析仪或示波器是专门用于测试数据信号的工具，其可以将总线上传输的数据以逻辑0和逻辑1表达，从而记录总线上的数据变化。用于根据记录的波形对总线传输的数据进行分析，从中查找总线是否存在错误以及出现错误的原因。虽然逻辑分析仪和示波器可以实现I2C总线传输监测，但是无论是逻辑分析仪还是示波器，他们的使用和操作均非常麻烦，需要专业人员进行主动操作，对于人员的技术能力和设备均需要很强的要求。而且，逻辑分析仪和示波器的价格相对昂贵，面对日益增大的开发测试体量，测试设备的成本投入将变得异常巨大，这也间接限制了设备开发。

所以，本实用新型设计了一种I2C总线数据传输监测装置，将一部分I2C端口设置为从模式I2C端口30，这些端口仅用于采集总线上的通讯信息，通过主控制板10自身对通讯信息进行监测，避免了专业检测设备的使用，仅需要进行相应的线路和模块改进，便可以实现主控制板10的自我检测。极大减少了开发测试的测试设备成本投入，实现主控制板10自我监测，也极大减少了相关人员的工作量，提高了整个开发测试流程的智能性。

请参照图1，本实施例提供一种I2C总线数据传输监测装置，所述I2C总线数据传输监测装置包括：主控制板10，以及设置在所述主控制板10上的多个I2C端口；所述主控制板10用于与连接的各I2C***设备进行数据通讯；所述多个I2C端口包括：至少一个主模式I2C端口20和至少一个从模式I2C端口30；所述至少一个从模式I2C端口30连接在所述至少一个主模式I2C端口20后端；所述主模式I2C端口20用于连接各I2C***设备；所述从模式I2C端口30用于监测所述主控制板10与各I2C***设备的通讯信息。

I2C总线是主从结构，单片机是主器件，存储器是从器件。一条总线可以带多个从器件(也可以有多主结构)，I2C总线的SDA和SCL是双向的，开路门结构，通过上拉电阻接正电源。进行数据传输时，SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。逻辑分析仪或示波器的测量原理是采用一定的频率，对输入信号与设定的门限电压进行比较，当输入电平大于门槛电压时为逻辑1，当输入电平低于门槛电压时为逻辑0。由于在IC2总线通讯中，电子电路的频率较高、逻辑分析仪或示波器要想精确测量这些电子信号，其性能要求也很高，这导致其造价高，购买成本高、配置也很复杂，操作起来不简便。同时其设备体积大也大，不便于携带及使用。

在本实用新型实施例中，基于I2C的工作原理，总线上的每一个设备都可以检测到总线的电平变化，也就是主控通过I2C发送给***设备1的数据信号，***设备2也可以检测到。只不过在进行这个通信前，主控要先进行一次I2C的寻址动作，在总线上发送要寻址的地址的电平信号。当总线上的***设备检测到数据帧的从机地址与自己的地址不符合，就放弃参与这次通信，而检测到从机地址相同的***设备就参与到通信当中来。通过上述原理进行本实用新型的I2C总线数据传输监测装置设计，选择一个***设备在总线中充当从机的角色并且不参与到通信当中但是却一直在记录总线上的数据传输，我们就可以实时的记录检测I2C总线上的数据传输。在这里我们将工作在从机模式的I2C端口接入到工作在主机模式的I2C的总线上，那么对于主模式I2C端口20，从模式I2C端口30就是其一个从机，我们完全可以把其当成一个***设备处理。但是从模式I2C端口30是主控上的一组I2C接口，我们可以对其进行控制。将从模式I2C端口30配置成不对总线的寻址动作做出应答，而是默默的记录下总线上的地址帧、数据帧，并以固定的形式保存下来，从而实现简便地监测I2C总线数据的传输。

优选的，所述主模式I2C端口20后端连接有I2C通讯总线。

在本实用新型实施例中，上述已知，将一部分I2C端口作为从模式I2C端口30，保留原用于总线通信的I2C端口，用于保持与各I2C***设备进行数据通讯。

优选的，所述I2C通讯总线上存在多个连接端口，用于连接I2C***设备。

在本实用新型实施例中，I2C总线是主从结构，其中，主控制板10为主器件，各I2C***设备为从器件。一个总线上连接有多个I2C***设备，所以在I2C通讯总线上设置多个连接端口，同时连接多个I2C***设备。

优选的，在所述I2C通讯总线上的多个连接端口中，同时仅能存在一个连接端口被激活导通；所述主控制板10包括判断模块，用于进行需要通讯的I2C***设备身份判断。

在本实用新型实施例中，在I2C总线通讯中，主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件，然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下，主机负责产生定时时钟和终止数据传送。SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)是双向的，开路门结构，通过上拉电阻接正电源。所以，在建立通讯时，主器件需要对从器件的身份进行判断，避免出现数据错误传输的情况。在这种情况下，通过设置的判断模块，可以根据从器件发送的地址信息，判断对应I2C***设备知否为需要通讯的设备，仅在身份验证通过之后，才开放通信线路。

优选的，所述从模式I2C端口30后端连接有数据采集线路。

在本实用新型实施例中，进行I2C总线通讯时，对应的I2C总线上存在数据传输，所以想要进行数据传输测试时，需要在信号传输路径上进行数据采集。通过预设的从模式I2C端口30引出数据采集线路，并将数据采集线路的另一端旁接在总线上，这样，便可以在数据通过对应接口时，被数据采集线路采集到，实现总线传输数据采集。因为总线上本身便存在很多端口，利用其中一个进行数据采集电路扩展，对线路本身结构改进不多，扩展方便。

优选的，所述主控制板10包括采集模块，用于所述主控制板10与某一个I2C***设备通讯时，通过所述数据采集线路获取所述I2C通讯总线上的通讯信息。

在本实用新型实施例中，采集模块设置在主控制板10上，进行总线通讯时，采集模块通过从模式I2C端口30进行实时传输数据获取。且采集模块的全程采集过程中，并不会对主器件和从器件的信号做出应答，仅根据预设程序进行数据采集，不会对总线上的应答信号造成干扰。也不会因为存在应答信号，让主器件判定存在多个应答从器件，从而导致数据传输错误的情况。

优选的，所述主控制板10还包括：存储模块，用于存储所述I2C通讯总线上的通讯信息，所述存储模块搭载的存储***为sysfs***。

在本实用新型实施例中，进行12C总线数据通讯，会存在大量的数据交互，进行数据采集时，模块的缓存能力有限，无法进行该部分数据存储。所以，增加存储模块，采集模块完成数据采集后，实时将采集数据传输到存储模块，并将数据存储起来。提升装置的整体存储能力，保证总线数据传输过程中，进行完整的通讯数据采集，保证分析数据体量完整性。优选的，存储模块搭载的存储***为sysfs***，sysfs是Linux内核中设计较新的一种虚拟的基于内存的文件***，其具有导出内核数据的方式更为统一，并且组织的方式更好的优点，其具备的多层结构，对于采集数据的存储和读写效率均有很好的提高。

所述I2C总线数据传输监测装置还包括：人机交互模块，与所述主控制板10连接，用于监测人员与所述主控制板10进行所述通讯信息交互。所述人机交互模块包括：控制模块，用于调取所述通讯信息；显示模块，用于显示所述通讯信息。

在本实用新型实施例中，在开发测试阶段，相关人员需要根据总线传输路径中的传输数据观察学习总线的规范或者查找总线错误的原因。所以，配置对应的人机交互模块，包括控制模块和心事模块。其中，控制模块与主控制板10连接，用于相关人员触发对应通讯信息的调取请求，主控制板10根据调取请求，从存储模块中输出对应的存储信息，并将存储的信息显示到显示模块上，供相关人员进行查阅。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述I2C总线数据传输监测装置包括：

主控制板，以及设置在所述主控制板上的多个I2C端口；

所述主控制板用于与连接的各I2C***设备进行数据通讯；

所述多个I2C端口包括：至少一个主模式I2C端口和至少一个从模式I2C端口；所述至少一个从模式I2C端口连接在所述至少一个主模式I2C端口后端；

所述主模式I2C端口用于连接各I2C***设备；

所述从模式I2C端口用于监测所述主控制板与各I2C***设备的通讯信息。

2.根据权利要求1所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述主模式I2C端口后端连接有I2C通讯总线，所述I2C通讯总线上设置有多个用于连接I2C***设备的连接端口。

3.根据权利要求2所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，在所述I2C通讯总线上的多个连接端口中，同时仅能存在一个连接端口被激活导通。

4.根据权利要求1所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述主控制板包括用于进行需要通讯的I2C***设备的身份判断的判断模块。

5.根据权利要求1所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述从模式I2C端口后端连接有数据采集线路。

6.根据权利要求5所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述主控制板包括采集模块，所述采集模块用于在所述主控制板与某一I2C***设备通讯期间通过所述数据采集线路获取I2C通讯总线上的通讯信息。

7.根据权利要求6所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述主控制板还包括：存储模块，用于存储所述I2C通讯总线上的通讯信息。

8.根据权利要求7所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述存储模块搭载的存储***为sysfs***。

9.根据权利要求1所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述I2C总线数据传输监测装置还包括：

人机交互模块，与所述主控制板连接，用于监测人员与所述主控制板的通讯信息交互。

10.根据权利要求9所述的I2C总线数据传输监测装置，其特征在于，所述人机交互模块包括：

控制模块，用于调取所述通讯信息；

显示模块，用于显示所述通讯信息。

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