許多設(shè)備通過I2C和 SPI 數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行交互。在本文中，我們將展示如何使用GreenPAK? SLG46811?集成電路 (IC) 在這兩種協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于?其?小?尺寸?和?高?功能?，?以及?低成本?和?電流?，?這?是?該?應(yīng)用?程序的?絕佳?選擇?。? _?

轉(zhuǎn)換如何工作？

SLG46811V 可以雙向轉(zhuǎn)換，從 I2C 到 SPI，反之亦然。

圖 1：應(yīng)用電路

圖 1 顯示了一個典型的轉(zhuǎn)換器原理圖。I2C總線接PIN5、PIN6，SPI總線接PIN9、PIN10、PIN11、PIN12。PIN8 用于控制傳輸方向。I2C 總線必須上拉至 VDD。

轉(zhuǎn)換方向由 nSPI/I2C 信號選擇。該電路提供四個字節(jié)的傳輸，其中一個是 I2C 控制字節(jié)。

圖 2：設(shè)計實現(xiàn)

該設(shè)計是使用基于 GUI 的免費(fèi)G??reenPAK Designer 軟件?（Go Configure?軟件中心的一部分）創(chuàng)建的。完整的設(shè)計文件可在此處獲得。

SPI 數(shù)據(jù)接收和 I2C 數(shù)據(jù)傳輸

當(dāng) nSPI/I2C 信號為低電平時，IC 接收 SPI 命令并發(fā)送 I2C 命令。

圖 3：SPI 數(shù)據(jù)接收

SPI_EN 信號決定了 SPI 數(shù)據(jù)接收的開始和停止。當(dāng) SPI_EN 信號由高變低時，IC 從輸入 SPI_DATA_IN 讀取。與時鐘信號 SPI_CLK 同步，IC 讀取移位寄存器 SHR 0 – SHR 3 中的數(shù)據(jù)。

圖 4：I2C 數(shù)據(jù)傳輸

當(dāng)數(shù)據(jù)完全接收時，信號 SPI_EN 變高，IC 開始形成 I2C 數(shù)據(jù)包。EDGE DET 檢測何時接收到數(shù)據(jù)，將 SRFF 觸發(fā)器的輸出轉(zhuǎn)換為 1。這允許擴(kuò)展碼型發(fā)生器 (EPG) 和時鐘發(fā)生器的操作。EPG 單元處理 I2C 數(shù)據(jù)包的形成并控制數(shù)據(jù)發(fā)布過程。

圖 5：EPG 波形

EPG單元記錄一組用于產(chǎn)生I2C操作信號的模式。輸出 OUT0 用于形成 Start、Stop和 ASK 位。輸出 OUT1 為 I2C_CLK 生成時鐘信號。OUT2 信號在 SHR 寄存器中提供數(shù)據(jù)偏移。I2C 傳輸完成后，OUT3 信號將 SRFF 觸發(fā)轉(zhuǎn)換為 0，之后系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)。

例如，我們將嘗試使用 SPI/I2C 橋接器更改 SLG46826 中的計數(shù)器數(shù)據(jù) CNT0。

圖 6：測試示意圖

圖 6 顯示了構(gòu)建在 SLG46811 上的 SPI/I2C 橋接器和構(gòu)建在 SLG46826 上的發(fā)生器的測試連接圖。SLG46826有用于 I2C 總線連接的?PIN8 和 PIN9 以及用于脈沖輸出的 PIN17。

圖 7：SLG46826 內(nèi)部原理圖

以下是圖 8 的關(guān)鍵：

SLG46811

通道 1（黃線/頂線）– PIN5 (I2C_CLK) ，帶有外部 5k Ω上拉電阻

通道 2（淺藍(lán)色/第 2 行）– PIN6 (I2C_DATA) ，帶有外部 5k Ω上拉電阻

B1 – I2C 數(shù)據(jù)解碼

B2 – SPI 數(shù)據(jù)解碼

D0 – PIN12 (SPI_EN)

D1 – PIN11 (SPI_CLK)

D2 – PIN10 (SPI_DATA_IN)

SLG46826

D5 – PIN17 (PULSE_OUT)

圖 8：SPI 數(shù)據(jù)接收

圖 9：I2C 數(shù)據(jù)傳輸

I2C 數(shù)據(jù)接收/ SPI 數(shù)據(jù)傳輸

當(dāng) nSPI/I2C 信號為高電平時，IC 工作在 I2C 從機(jī)/ SPI 主機(jī)模式。

圖 10：I2C 數(shù)據(jù)接收/SPI 數(shù)據(jù)傳輸

在這種模式下，I2C 數(shù)據(jù)接收和 SPI 數(shù)據(jù)傳輸同時發(fā)生。以下組件用于檢測 I2C 啟動/停止組合：檢測器 EDGE 模式下的 P DLY、3 位LUT8、3 -L11 和 DFF4。當(dāng)開始組合到達(dá)時，觸發(fā)器 DFF4 的輸出變?yōu)?0，這允許 EPG 操作并激活 SPI_EN 信號。EPG 的第二部分生成用于處理來自 I2C 的數(shù)據(jù)的信號，并且還生成 ASK 響應(yīng)信號。來自 I2C 的數(shù)據(jù)立即傳輸?shù)捷敵?SPI_DATA_OUT。當(dāng)SPI_CLK時鐘暫停時，SPI_CLK 僅在啟動、停止和 ASK 等服務(wù)組合的時間使用 I2C_CLK 計時. 當(dāng)Stop組合到達(dá)時，觸發(fā)器 DFF4 的輸出變?yōu)?1，使 EPG 處于初始狀態(tài)，并向 SPI 總線信號 SPI_EN 發(fā)出信號，完成數(shù)據(jù)傳輸。一些 IC 輸出具有輸出使能 (OE) 信號以改變操作方向。

圖 11：EPG 波形

對于接收 I2C 命令和發(fā)送 SPI 命令，我們使用 EPG 信號：

OUT5 –阻止檢測器啟動/停止的操作，并在形成 ASK 信號時反轉(zhuǎn) EPG 單元的 CLK 信號。

OUT6 –產(chǎn)生一個 ASK 信號。

OUT7 –控制 SPI 時鐘。

以下是圖 12 的圖例：

通道 1（黃線/頂線）– PIN5 (I2C_CLK) ，帶有外部 5k Ω上拉電阻

通道 2（淺藍(lán)色/第 2 行）– PIN6 (I2C_DATA) ，帶有外部 5k Ω上拉電阻

B1 – I2C 數(shù)據(jù)解碼

B2 – SPI 數(shù)據(jù)解碼

D0 – PIN12 (SPI_EN)

D1 – PIN11 (SPI_CLK)

D2 – PIN10 (SPI_DATA_OUT)

圖 12：測試結(jié)果

結(jié)論---

在本文中，我們使用 GreenPAK SLG46811 IC 實現(xiàn)了一個 I2C/SPI 轉(zhuǎn)換器。GreenPAK IC 提供了許多功能元件來實現(xiàn)各種電路設(shè)計。GreenPAK 產(chǎn)品系列中有 50 多個 IC，每一個都有自己的特殊特性和功能。它們可以顯著減少外部電路元件的數(shù)量，并能夠開發(fā)具有高度特殊要求的系統(tǒng)。此外，GreenPAK 產(chǎn)品可實現(xiàn)非常快速的設(shè)計時間，并提供低功耗、小電路板面積和低成本。

　　審核編輯：湯梓紅