I2C總線通信技術(shù)在球形機(jī)器人雙DSP控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　球形機(jī)器人控制系統(tǒng)雙處理器通信接口方案的選擇

　　筆者在研究過程中曾仔細(xì)分析過雙DSP架構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)C6000與C2000硬連接的接口方式可以多種多樣，如串口(UART)連接、USB連接、以太網(wǎng)(Ethernet)連接、HPI并行連接、I2C總線連接等。這些方式各有優(yōu)缺點(diǎn)和各自的適應(yīng)場(chǎng)合，須考慮自身功能和外部環(huán)境的需求來合理選擇。表1給出了上述幾種信號(hào)傳輸接口的各自性能比較。

　　從表1中可以看出，I2C為片內(nèi)總線接口，其接口連接簡(jiǎn)單可靠，非常適合于短距離高效通信。注意到DM6437和F28015片上都擁有I2C模塊，且將雙DSP做在同一塊PCB板上可以大大減小控制板卡的尺寸，降低電磁干擾，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。采用這樣的硬件設(shè)計(jì)思路后，片內(nèi)總線就應(yīng)該成為首選的通信方式了。而I2C通信是一種很簡(jiǎn)捷高效的片內(nèi)總線，其不占用芯片額外資源，除了通信可靠性高外，該接口的硬件設(shè)計(jì)難度也較小，因此，新型球形機(jī)器人控制系統(tǒng)最終確定I2C接口為雙DSP的通信接口方式。

　　球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

　　I2C總線介紹

　　I2C總線(Inter IC Bus)是一種用于IC器件之間連接的二進(jìn)制總線。它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCI(并行時(shí)鐘線)兩根線，在連到總線上的器件之間傳送數(shù)據(jù)。它根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)支持I2C接口的器件。

　　I2C總線的基本結(jié)構(gòu)

　　采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的I2C器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且實(shí)現(xiàn)了將內(nèi)部各單元按功能劃分為若干相對(duì)應(yīng)獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個(gè)功能單元掛靠和摘離總線，還可對(duì)單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)單和靈活的擴(kuò)展和控制。I2C接口電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　I2C總線上的時(shí)鐘信號(hào)

　　在I2C總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在SCL時(shí)鐘線上的所有器件的連接“與”完成的。SCL線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)下跳為低電平，將使SCL線上一直保持低電平，使SCL線上的所有器件開始低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。