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CN101208678B - 用于rs-232转i2c转换集成电路与主机间通信的软件层 - Google Patents

用于rs-232转i2c转换集成电路与主机间通信的软件层 Download PDF

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CN101208678B CN2006800230524A CN200680023052A CN101208678B CN 101208678 B CN101208678 B CN 101208678B CN 2006800230524 A CN2006800230524 A CN 2006800230524A CN 200680023052 A CN200680023052 A CN 200680023052A CN 101208678 B CN101208678 B CN 101208678B
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Abstract

具有第一通信接口或协议的主机控制器(304)，通过对来自主机控制器(304)的命令流做出响应的转换设备(302)或集成电路，对一个或多个的具有不同于第一通信接口或协议的第二通信接口或协议的从属设备(310)进行写或读操作。本发明提供高层通信协议，命令信息和数据通过高层通信协议传送至转换设备(302)，转换设备(302)对这些命令加以解释，并参与主机控制器(304)与从属设备(310)之间期望的数据传送操作。在本发明的另一个方面，高层通信协议还包括由转换设备(302)解释的、用于实现主机控制器(304)与转换设备(302)间数据传送的命令，这些命令包括：存取转换设备(302)的内部寄存器和I/O端口。

Description

用于RS-232转I2C转换集成电路与主机间通信的软件层
技术领域
本发明总体涉及利用总线转换桥在主机和一个或多个的从属设备之间进行通信的方法和装置。更具体地说，本发明涉及指挥用于有关数据传送操作的总线转换设备或桥和设备的通信协议。
背景技术
半导体制造工艺的进步使集成电路上可以集成许多独立的电路元件。而这种能力又为设计者提供了制造大规模系统和系统级组件的可能。某些上述系统级模块可用于提供通信或数据传送功能。例如，通用异步收发机(UART)可以提供一条符合RS-232标准的串行通信通道。类似地，也可以用集成电路实现I2C串行通信协议。
RS-232和I2C提供众所周知和规定明确的硬件规范，且长期为电子工业领域中的多种应用所使用。存在如UART或I2C控制器的集成电路，使得可以将上述两种不同的硬件通信协议作为单一、独立的集成电路集成到系统中。
某些集成电路(如微控制器)包括功能模块，实现按照如RS-232或I2C协议进行的通信。类似地，一些外围或从属设备被适配于按照单个协议，如RS-232或I2C协议进行通信。
发明内容
所需的是一种方法，该方法通过高层软件命令流，使适配于按照第一协议进行通信的主机控制器，参与同一个或多个从属设备的传送数据操作，其中从属设备按照第二协议进行通信。
简而言之，本发明的实施例中，一种主机控制器具有第一通信接口或协议，以向一个或多个的从属设备写入或从中读出数据，每个从属设备都具有不同于第一通信接口或协议的第二通信接口或协议。本发明的实施例还提供高层通信协议，命令信息和数据通过高层通信协议传送至一个转换设备或桥设备，转换设备对这些命令加以解释，以实现主机控制器与从属设备之间期望的数据传送操作。
在本发明的另一方面，高层通信协议还包括由转换设备解释的用于实现在主机控制器和转换设备间传送数据的命令。
附图说明
图1是具有RS-232接口和I2C接口，适用于本发明实施例的集成电路的方框图。
图2示出了依照本发明的软件层协议的多个命令流。
图3示出了结合了本发明的典型系统的示意方框图。
具体实施方式
总体上，本发明的实施例包括：转换设备，可用于按照第一和第二硬件通信协议进行通信，参与同一个或多个从属设备传送数据的工作，从属设备利用从按照第一通信协议通信的主机控制器接接收的高层软件命令流按第二协议进行通信。在典型实施例中，第一协议是RS-232，第二协议是I2C。
习惯上，为了使系统支持I2Cmaster，采用如Philips PCA9564的I2C控制器。然而，向系统添加这样的装置可能需要主机专门使用大量的管脚以增加对I2Cmaster支持。由于可能需要大量主机管脚专门用于实现此功能，且因为微控制器上的管脚通常被认为是一种稀缺资源，故此这种安排是不合理的。
然而，将两种不同的硬件通信协议集成到单一集成电路(IC)，使得包含这样一个集成电路的系统能够通过如RS-232接口提供对I2Cmaster能力的支持。此类集成电路可以被称作转换设备或桥设备。这样一个集成电路可以用任何适宜的方式实现，这些方式包括但不局限于，编程以提供适宜通信接口的微控制器或具有提供通信接口的专用电路的特定用途集成电路。除硬件层，还存在依照本发明的软件层，使主机能够以ASCII格式用类I2C的RS-232协议同此转换设备进行通信。
此处，对“一个实施例”、“实施例”或相似套语的引用，表示结合该实施例说明的特定的特点、结构、操作和特征包含于本发明的至少一个实施例中。因此，此处出现的这类短语或套语未必都指相同的实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何恰当的方式结合多个特点、结构、操作和特征。
术语集成电路(IC)、半导体设备、单片设备、微电子设备和芯片通常可以在电子学领域替换使用。由于上述术语在该领域中为人们所周知，本发明适用于所有上述术语。
ASCII指美国信息交换标准码。
术语单片微型计算机、微控制器、嵌入式处理器和类似的变体常在此领域中替换使用，通常意在涵盖单片数字数据处理设备。
此处使用的术语，管脚，指电器联接到集成电路外部组件的封装集成电路的多个末端。
本发明的实施例利用必需的少量管脚建立了一条连接主机控制器和转换设备或集成电路的RS-232链路，还包括主机控制器和转换设备间的类ASCII命令接口或软件层协议。
参考图1，示出了说明性转换设备的方框图。RS-232接口位于左侧，包括两个信号：RX、TX。RX和TX是必需的信号，用于向主机控制器向主机控制器发送数据或从主机控制器接收数据。支持I2Cmaster的信号示于转换设备的右侧。这些信号被标记为SDA和SCL。信号X1用于为设备提供同步定时，其余的信号：-RESET，GPIOs(即，通用输入/输出)是可选的，如特定实施例不需要则可不予设计。Vcc和Vss分别指馈电点和接地点。
仍参考图1，图中示出了UART功能模块和I2C功能模块以及它们之间的内部通信通道。所属领域技术人员及公开内容的受益人应了解此说明性的转换设备还包括用于解释ASCII码和控制信息以及用于管理将在以下予以更充分说明的数据传送的控制逻辑(未示出)。
参考图2，示出了用于RS232转I2C转换(或桥)设备与主机控制器间通信的软件协议200。命令流202由主机生成，并被发送至RS-232转I2C转换设备，以从主机向连接至转换设备的从属设备写入N个字节，命令流202包括第一ASCII字符，如“S”，表示命令流描述的是一个与连接在转换设备上的从属设备共同执行的操作。命令流202还包括一个从属设备地址，其中地址字节中的比特0处于0状态。用字母“W”代表此零状态，表示将执行写操作。命令流202还包括对待传送数据量的指示，如数据的字节数(N)。应了解，虽然字节是有效方便的数据比特分组方式，但本发明还考虑了用于表示待写入数据量的任何适宜方案，可以是比特、半字节、字节、半字、字、双字或任何其他适宜的数据量单位。当发送了N个数据字节之后，主机控制器提供一个ASCII字符，如“P”，表示命令流202结束。
工作中，命令流202被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，向指定从属设备写入N数据字节。
命令流204由主机控制器生成，并被发送至转换设备，以从连接至转换设备的从属设备读取N个字节，并将这些字节传送给主机，命令流204包括第一ASCII字符，如“S”，表示控制流描述的是与从属设备共同执行的操作。控制流204还包括一个从属地址，其中地址字节的比特0处于1状态。用字母“R”代表此1状态，表示将执行读操作。命令流204还包括对待传送数据量的指示，如字节数。命令流204还包括ASCII字符，如“P”，表示命令流204结束。
工作中，命令流204被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，从指定从属设备读取N数据字节。说明性数据流206表示转换设备对主机的响应。
命令流208由主机控制器生成，并被发送至转换设备，以向转换设备的一个或多个的内部寄存器写入数据，命令流208包括第一ASCII字符，如“W”，表示内部寄存器写操作。命令流208还包括多于一对的寄存器地址和寄存器数据。寄存器地址表示由转换设备的哪个内部寄存器接收所提供的与此寄存器地址有关的数据。在说明性命令流208中，示出了N+1对(即，0到N)寄存器地址和待写入数据。命令流208还包括一个ASCII字符，如“P”，表示命令流208结束。
工作中，命令流208被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，接收寄存器地址和有关数据，并向转换设备的指定内部寄存器写入数据。
命令流210由主机控制器生成，并被发送至转换设备，以读取转换设备的一个或多个的内部寄存器。命令流210包括第一ASCII字符，如“R”，表示命令流210描述的是与转换设备共同执行的至少一次读操作。命令流210还包括一个或多个的寄存器地址，表示应在那些已指定地址的内部寄存器上执行读操作，并将向主机设备传送那些寄存器的内容。命令流210还包括一个ASCII字符，如“P”，表示命令流210结束。数据流212示出了转换设备对命令流210做出响应，向主机传送内部寄存器内容。
命令流214由主机控制器生成，并被发送至转换设备，以向转换设备的一个端口写入字符。命令流214包括第一ASCII字符，如“O”，表示写端口操作。这个端口可以是一个输出端口或一个输入/输出(I/O)端口。
工作中，命令流214被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，接收有关数据，并向转换设备的I/O端口写数据。在此说明性实施例中，端口宽度为8比特。然而，本发明的各种实施例的端口宽度可以少于或多于8比特。在一可替代的实施例中，转换装置包括多于的两个输出端口，可以修改命令流214，使其包含一个或多个的端口地址，以便指定写哪个输出端口。
命令流216由主机控制器生成，并被发送至转换设备，以读转换设备的一个端口，并向主机传送输入数据。命令流216包括第一ASCII字符，如“I”，表示命令流216描述的是在转换设备端口上执行的输入操作。这个端口可以是一个输入端口或一个输入/输出(I/O)端口。数据流218示出了对命令流216做出响应，从转换设备输入端口获得并发送至主机的数据。在一可替代的实施例中，转换设备包括两个以上的输入端口，可以修改控制流216，使其包含一个或多个的端口地址，以便指定读哪个输入端口。
命令流220表示从主机发向转换设备的组合命令。应注意，在此命令流实例中(称作先写后读命令流)，既指定了通过转换设备向从属设备传送数据的写操作又指定了通过转换设备从从属设备接收数据的读操作。读和写操作说明之间不使用终止字符，如“P”。
工作中，命令流220被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，向位于指定从属地址的从属设备写N数据字节，再从位于指定从属地址的从属设备读指定数量的字节。在某些实施例中，转换设备对命令流220进行缓冲，直到收到终止字符或码(如“P”)为止。这样，就可以为转换设备指定多个操作。在某些实施例中，只要转换设备从主机接收到足够的信息就可以开始执行数据传送操作。
命令流222表示从主机发向转换设备的组合命令。应注意，在此命令流实例中(称作先读后写命令流)，既指定了通过转换设备从从属设备接收数据的读操作又指定了通过转换设备向从属设备传送数据的写操作。读和写操作说明之间不使用终止字符，如“P”。
工作中，命令流222被转换设备接收，转换设备对ASCII字符和控制信息加以解释，并对其做出响应，从位于指定从属地址的从属设备读指定数量的数据字节，再向位于指定写操作从属地址的从属设备写指定数量的来自转换设备的字节。在某些实施例中，转换设备对命令流222进行缓冲，直到收到终止字符或码(如“P”)为止。这样，就可以为转换设备指定多个操作。在某些实施例中，只要转换设备从主机接收到足够的信息就开始执行数据传送操作。
在另一个可替代的实施例中，可以由主控制器生成广播命令流，并发送至转换设备。这种命令流包括一个字符或码，例如但不局限于“S”的ASCII码，以表示这是与从属设备共同执行的操作。这种广播还可以包括一个字符或码，例如但不局限于“B”的ASCII码，还可以再包括一个或多个的、待写入所有连接至转换设备的从属设备的数据字节。类似地，可以用主控制器生成组播命令流，并发送至转换设备。这个组播命令流提供一个待写入数据的从属设备地址(典型地，多于两个但不是全部)列表。除了将有多个从属设备从转换设备接收指定数据外，广播和多播命令流都和命令流202类似。
在所阐述的本发明的实施例中，转换设备和从属设备间的硬件通信协议不同于转换设备和主机控制器间的硬件控制协议。更具体地说，转换设备和从属设备间的硬件通信协议是I2C，而转换设备和主机间的硬件通信装置是RS-232。
参考图3，本发明的说明性实施例通过RS-232硬件通信接口306，提供了一个RS-232转I2C的转换设备302。典型地，主机控制器304包括一个用于连接转换装置302的UART功能模块。多个从属设备310通过I2C硬件接口308连接至转换设备310。主机控制器304通过向RS-232转I2C转换设备发送控制命令，控制从属设备310(例如但不局限于温度传感器，LED闪光信号灯和LED)。转换设备302通过其I/O端口线312进一步连接各外围设备。
此处说明的是用于和多个从属设备进行通信并控制它们的方法和装置，其中从属设备适配于利用不同于主机控制器的通信接口进行通信。
本发明的各种实施例包括：转换设备或集成电路，适配于从主机控制器接收高层命令流，代表主机控制器参与同从属设备传送数据的工作，并根据要求向主机控制器提供来自从属设备的数据。本发明的典型实施例包括：从属设备与转换设备间的I2C接口、转换设备和转换设备与主机控制器间的RS-232接口。
应了解，本发明并不局限于上面说明的实施例，而包含所附权利要求及其等价物范围内的任意和所有实施例。

Claims (19)

1.一种用于在连接了多个从属设备(310)的RS-232转I2C转换集成电路IC(302)和连接至RS-232转I2C转换IC(302)的主机(304)之间进行通信的方法，所述RS-232转I2C转换IC(302)还包括：多个内部寄存器和至少一个输入/输出I/O端口，所述转换IC(302)经由RS-232硬件通信接口(306)与主机(304)相连，所述主机(304)包括用于连接RS-232转I2C转换IC(302)的UART功能模块，
所述方法包括：
在RS-232转I2C转换IC(302)处，接收来自主机(304)的第一命令流(202)，RS-232转I2C转换IC(302)对第一命令流(202)进行处理，确定第一命令流(202)包括：第一码，表示将要执行与至少一个从属设备(310)的传送数据操作；从属地址；第二码，表示所述数据传送操作是向从属地址中写入；将要传送的数据的量的指示；所指示的数据的量；和第三码，表示命令流的结束；以及
向位于指定从属地址的从属设备(310)写入所指示的数据的量；
其中主机(304)和RS-232转I2C转换IC(302)间按第一硬件协议通信，RS-232转I2C转换IC(302)和多个从属设备(310)间按第二硬件协议通信；
所述主机(304)通过向RS-232转I2C转换IC(302)发送控制命令，控制所述从属设备(310)。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在转换IC(302)处，接收来自主机(304)的第二命令流(204)，转换IC(302)对第二命令流(204)进行处理，确定第二命令流(204)包括：第一码，表示将要执行与至少一个从属设备的数据传送操作；从属地址；第四码，表示所述数据传送操作是从位于从属地址的从属设备中读取；将要传送的数据的量的指示；和第三码，表示第二命令流的结束；
从位于指定的从属地址的从属设备(310)读取所指示的数据的量；以及
将从位于指定的从属地址的从属设备(310)中读取的数据传送至主机(304)。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在转换IC(302)处，接收来自主机的第三命令流，转换IC(302)对第三命令流进行处理，确定第三命令流包括：第五码，表示将要执行与至少一个I/O端口的数据传送操作；和将要传送的数据；以及
向I/O端口写入数据。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
在转换IC(302)处，接收来自主机的第四命令流，转换IC(302)对第四命令流进行处理，确定第四命令流包括：第六码，表示将要执行与至少一个I/O端口的数据传送操作；
读I/O端口；以及
向主机传送从I/O端口读出的数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，第一、第三、第五和第六码是ASCII字符。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，转换IC(302)是微控制器。
7.一种转换设备(302)，包括：集成电路，被适配于通过第一组管脚按第一通信协议通信；集成电路还被适配于通过第二组管脚按第二通信协议通信；其中集成电路还被适配于通过第一组管脚接收多个命令流，对所述命令流加以解释，以及响应于所述命令流中的至少第一个命令流，通过第二组管脚与所述命令流的至少第一个命令流指定的至少一个从属设备(310)进行通信，并管理第一组管脚与至少一个指定的从属设备(310)间的数据传送操作，所述转换设备(302)经由RS-232硬件通信接口(306)与主机控制器(304)相连，所述主机控制器(304)包括用于连接转换设备(302)的UART功能模块，所述主机控制器(304)通过向所述转换设备(302)发送控制命令，控制所述从属设备(310)。
8.根据权利要求7所述的转换设备，其中所述数据传送包括：从所述第一个命令流中提取数据，和向至少一个指定的从属设备(310)传送所述数据。
9.根据权利要求7所述的转换设备，其中所述数据传送包括：从至少一个指定的从属设备(310)读取数据，和向第一组管脚传送所述数据。
10.根据权利要求7所述的转换设备，其中转换设备还包括多个内部寄存器，其中转换设备响应于所述命令流的至少第二个命令流，管理第一组管脚与多个内部寄存器中至少一个内部寄存器间的数据传送。
11.根据权利要求7所述的转换设备，其中转换设备还包括至少一个端口，其中转换设备响应于所述命令流的至少第三个命令流，管理第一组管脚与所述至少一个端口间的数据传送。
12.根据权利要求11所述的转换设备，其中转换设备是一个微控制器，其中，所述至少一个端口是输入/输出(I/O)端口。
13.一种系统，包括：
主机控制器(304)，被适配于通过第一组主机控制器管脚，按第一物理通信协议进行通信；
转换设备(302)，被适配于通过第一组转换设备管脚，按第一物理通信协议进行通信，其中第一组转换设备管脚连接至第一组主机控制器管脚；转换设备还被适配于通过第二组转换设备管脚，按第二物理通信协议进行通信；和
多个从属设备(310)，各从属设备被适配于通过各自的第一组从属设备管脚，按第二物理通信协议进行通信；其中各第一组从属设备管脚均连接至第二组转换设备管脚；
其中转换设备(302)还被适配于从主机控制器(304)接收多个命令流，对所述命令流加以解释，并响应于所述命令流的至少第一个命令流，同所述第一个命令流指定的至少一个从属设备(310)进行通信，并管理主机控制器(304)同至少一个指定的从属设备(310)间的数据传送操作，
其中，所述转换设备(302)经由RS-232硬件通信接口(306)与主机控制器(304)相连，所述主机控制器(304)包括用于连接转换IC(302)的UART功能模块，所述主机控制器(304)通过向RS-232转I2C转换设备发送控制命令，控制所述从属设备(310)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述数据传送包括：从所述命令流中提取数据，和向至少一个指定的从属设备(310)传送所述数据。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述数据传送包括：从至少一个指定有从属设备(310)读取数据，和向主机控制器(304)传送所述数据。
16.根据权利要求13所述的系统，其中转换设备(302)还包括：多个内部寄存器，其中转换设备(302)响应于所述命令流的至少第二个命令流，管理主机控制器(304)同至少一个内部寄存器间的数据传送。
17.根据权利要求13所述的系统，其中转换设备(302)还包括：至少一个端口，其中转换设备(302)响应于所述命令流的至少第三命令流，管理主机控制器(304)与所述至少一个端口间的数据传送。
18.根据权利要求17所述的系统，其中主机控制器(304)包括第一微控制器，转换设备(302)包括第二微控制器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述至少一个端口是输入/输出(I/O)端口。
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