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EDAPLD论文
基于CPLD的系统中I2C总线的设计
摘要：在介绍Ｉ２Ｃ总线协议的基础上，讨论了基于ＣＰＬＤ的系统中Ｉ２Ｃ总线的设
计技术，并结合工程实例设计了Ｉ２Ｃ总线ＩＰ核，给出了部分源代码和仿真结果。
关键词：Ｉ２Ｃ总线 ＩＰ核 ＣＰＬＤ
Ｉ２Ｃ总线是ＰＨＩＬＩＰＳ公司推出的新一代串行总线，其应用日渐广泛１～２
。目前许多单片机都带有Ｉ２Ｃ总线接口，能方便地实现Ｉ２Ｃ总线设计；对没有Ｉ２
Ｃ总线的微控制器（ＭＣＵ），可以采用两条Ｉ／Ｏ口线进行模拟。在以单片机为ＭＣ
Ｕ的系统中很容易实现Ｉ２Ｃ总线的模拟扩展，有现成的通用软件包可以使用２～３
。
对有些基于ＣＰＬＤ的系统，要与带有Ｉ２Ｃ总线接口的外围器件连接，实现起来相
对复杂一些。为实现系统中的Ｉ２Ｃ总线接口，可以另外引入单片机，也可以采用ＰＣ
Ｆ８５８４或者ＰＣＡ９５６４器件（ＰＨＩＬＩＰＳ公司推出的专用Ｉ２Ｃ总线扩展
器）进行扩展，但这样会增加系统成本，使系统冗余复杂。像ＡＬＴＥＲＡ、ＸＩＬＩ
ＮＸ等一些大公司有专用的基于ＣＰＬＤ器件的Ｉ２Ｃ总线ＩＰ核，但这些ＩＰ核的通
用性不强，需要的外围控制信号较多，占用系统很大的资源，因此直接采用这种ＩＰ核
不可取。
鉴于此，依照Ｉ２Ｃ总线协议的时序要求，在基于ＣＰＬＤ的系统中开发了自己的Ｉ
２Ｃ总线ＩＰ核。对于一些带有Ｉ２Ｃ总线接口的外围器件较少、对Ｉ２Ｃ总线功能要
求较简单的ＣＰＬＤ系统，自主开发ＩＰ核显得既经济又方便。
１ Ｉ２Ｃ总线的协议
Ｉ２Ｃ总线仅仅依靠两根连线就实现了完善的全双工同步数据传送：一根为串行数据
线（ＳＤＡ），一根为串行时钟线（ＳＣＬ）。该总线协议有严格的时序要求。总线工
作时，由时钟控制线ＳＣＬ传送时钟脉冲，由串行数据线ＳＤＡ传送数据。总线传送的
每帧数据均为一个字节（８
ｂｉｔ），但启动Ｉ２Ｃ总线后，传送的字节
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