I2C總線控制的CD2518彩電

    摘要：I2C總線控制是由一連串二進(jìn)制編碼脈沖信號，通過程序指令方式實(shí)現(xiàn)微處理器對單元功能集成電路的控制和信息交換，以軟件代替硬件，提高控制系統(tǒng)效率。從而實(shí)現(xiàn)電視信號的控制，以CPU為核心，存儲器為記憶，經(jīng)過TV信號處理，來完成彩色解碼、圖像中放、視放、伴音、遙控，使電路簡化，功能增加，提高產(chǎn)品的可靠性。

    關(guān)鍵詞：I2C總線、脈沖、E2PROM

    利用I2C總線設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，簡化了硬件設(shè)計(jì)，使用戶“傻瓜化”，在生產(chǎn)中，可以省掉一大半可調(diào)電位器，大大地簡化了調(diào)整工藝，產(chǎn)品一致性好，提高了產(chǎn)品的可靠性，并且具有故障自檢功能，能夠縮短檢修時(shí)間，提高檢修率。

    一、CD2518彩電的I2C控制系統(tǒng)

    彩電的I2C總線的控制系統(tǒng)是由硬件電路和軟件數(shù)據(jù)系統(tǒng)組成的，硬件電路是有主控微處理集成電路、存儲器集成電路、被控單元功能集成電路、信號傳輸電路及電源供電電路組成；軟件數(shù)據(jù)系統(tǒng)是由許多組具有特定含義的二進(jìn)制編碼構(gòu)成的。CD2518彩電主要是由CPU LC863328、存儲器AT24C08、TV信號處理器LA76810，伴音控制CD4052等集成塊組成控制系統(tǒng)，以CPU為核心，存儲器為記憶，I2C總線控制，來完成彩色解碼、圖像中放、視放、伴音、遙控；行、場掃描，應(yīng)用數(shù)字濾波延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，把全部小信號處理集成到一塊芯片中，使電路體積減少，功能其全。采用數(shù)字自動(dòng)同步電路，得到穩(wěn)定的場頻信號，保證了隔行掃描的穩(wěn)定性，提高自動(dòng)化程度。用集成電路完成中放、視頻檢波，AFT等功能，使電路簡化，給使用、調(diào)試帶來更大的方便。存儲器AT24C08協(xié)助CPU 完成全自動(dòng)遙控系統(tǒng)，使得255個(gè)頻道存儲多制試（PAL、SECAM、B/G、D/K、NTSC等制試）具有多語言功能表示，拉幕式開關(guān)機(jī)、游戲及日歷等功能，可以進(jìn)行全自動(dòng)搜索、半自動(dòng)搜索、微調(diào)/手動(dòng)搜索。其I2C總線控制示意圖如下：   

    二、CD2518彩電的工作原理

    （一）、LC863328的工作原理

     它是全制式解碼集成電路，由控制器和運(yùn)算器組成的?？刂破魇怯脕硗庵笓]和控制微處理器工作的部件，接收來自存儲器的逐條指令，進(jìn)行指令譯碼，并通過定時(shí)和控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的全部內(nèi)部的控制信息及CPU外部所需的控制信號，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的各種操作。運(yùn)算器是由運(yùn)算/邏輯部位ALU、累加器ACC和暫存器，是用來執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的部件。它有中斷功能，對多個(gè)受控器實(shí)時(shí)控制對人們所編寫的程序進(jìn)行取指令、分析指令和執(zhí)行指令，從存儲器中讀出控制數(shù)據(jù)，送往被控電路，通過I2C總線應(yīng)用軟件對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使圖像恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

    CPU的I2C總線接口電路主要是由地址寄存器、移為位寄存器、串行數(shù)據(jù)寄存器、串行口控制寄存器、輸入/輸出通道選擇器以及濾波器組成。移位寄存器以并行方式與數(shù)據(jù)寄存器相連，以串行方式與SDA相連，用于將并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)并行輸出，它的容量為9bit，能寄存一個(gè)待發(fā)送的8bit數(shù)據(jù)字節(jié)以及1bit答應(yīng)ACK信號，由I2C總線控制電路產(chǎn)生和識別，從右到左移位發(fā)送數(shù)據(jù)，到達(dá)SDA由通道選擇控制電路分配給SDA0、SDA1；串行口數(shù)據(jù)寄存器存放一個(gè)由CPU送來的8bit和剛收到的等待CPU度曲的數(shù)據(jù)字節(jié)；數(shù)據(jù)寄存器是根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷I2C總線接口的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)的操作處理程序模塊，完成接口的數(shù)據(jù)傳送操作；控制寄存器提供I2C總線輸入輸出通道選擇、應(yīng)答位選擇、串行口時(shí)鐘周期選擇等功能；地址寄存器裝入7位地址；輸入濾波器具有I2C總線邏輯兼容的輸入電平。

     彩電CD2518上的所有受控集成電路同掛在兩條總線上與LC863328連接，通過軟件脈沖數(shù)據(jù)傳遞控制信息，29腳串行數(shù)據(jù)線SDA與30腳串行時(shí)鐘線SLC各自通過一個(gè)上拉電阻RP連接到電源正端，當(dāng)總線空閑時(shí)，SDA、SCL必然保持高電平。

    LC863328中的27腳data數(shù)據(jù)線和28腳clock時(shí)鐘線根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC中的值從存儲器中讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器，再將指令操作碼取出后進(jìn)行譯碼，分析其指令性質(zhì)，在取出操作數(shù)后，按照操作碼的性質(zhì)對操作數(shù)進(jìn)行操作，執(zhí)行指令。22、23、24、25腳控制字符三基色信號的輸出，其極性可編程；通過34腳接收遙控信號的輸入，對整機(jī)信號參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。由14腳控制中放輸入，在場回掃期進(jìn)行一次性調(diào)整，使行PLL鎖定；15腳控制AGC，來保證輸出視頻振幅不變；場、行信號從20、21腳輸入，取得同步脈沖，使得在不同視頻輸入條件下，輸出穩(wěn)定的行、場偏轉(zhuǎn)信號；用40、41、42腳來實(shí)現(xiàn)高頻頭頻段的控制。

    (二)、AT24C08的結(jié)構(gòu)與工作原理。

    AT24C08是可擦可寫只讀存儲器，直接通過I2C總線中的SDA中的器件地址碼變更，來變換讀寫功能。當(dāng)串行時(shí)鐘線SLC從6腳輸入正邊緣時(shí)鐘信號時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入每一個(gè)E2PROM期間，而在負(fù)邊緣時(shí)鐘時(shí)，數(shù)據(jù)從每個(gè)器件中輸出；串行數(shù)據(jù)線SDA雙向輸送時(shí)，該5腳用漏極開路驅(qū)動(dòng)，1、2、3腳作器件地址輸入。

    AT24C08的結(jié)構(gòu)主要是由E2PROM存儲陣列幾其X、Y向譯碼電路、電源泵/定時(shí)、串行多路調(diào)制器、數(shù)據(jù)寄存器和I2C總線控制邏輯的起始、結(jié)束、地址比較、串行控制、數(shù)據(jù)裝入寄存器和輸出、應(yīng)答邏輯電路組成。電源泵的設(shè)置免除外設(shè)置的寫入高壓電源；數(shù)據(jù)寄存器保證了頁寫數(shù)據(jù)的裝載空間；器件地址比較器用于辯識自己的從地址。

工作原理分四部分：

     （1）從地址選擇

     AT24C08是I2C接口器件，按照Philips I2C接口器件地址分配具有地址1010。I2總線上掛接的存儲器除了尋址字節(jié)（SLAR/W后）外，片內(nèi)的存儲空間地址采用了一個(gè)地址WORDADR字節(jié)的尋址，故片內(nèi)尋址范圍為256字節(jié)。AT24C08的存儲空間為1K字節(jié)。

   （2）頁寫功能

     E2PROM寫入時(shí)，總需要一定的寫入時(shí)間（5~15ms），因此，在寫入程序中無法連續(xù)寫入多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。在E2PROM器件中設(shè)有一定容量的數(shù)據(jù)寄存器。用戶一次寫入E2PROM的數(shù)據(jù)字節(jié)不大于頁寫字節(jié)數(shù)時(shí)可按通常RAM的寫入速度，裝載至E2PROM中的數(shù)據(jù)寄存器中，隨后啟動(dòng)自動(dòng)寫入定時(shí)控制邏輯，經(jīng)過5~10ms，自動(dòng)將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)同步寫入E2PROM的指定單元中。AT24C08的頁寫字節(jié)數(shù)為16。

   （3）頁地址空間的“翻卷”

    對應(yīng)于頁寫字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器分別有2、3、4位頁地址。為字地址的地位部分。在寫入時(shí)，寫入數(shù)據(jù)按照字地址（WORDADR）的最低部分，定為在數(shù)據(jù)寄存器的頁地址空間、數(shù)據(jù)寄存器地址的低位部分，溢出時(shí)不會向字地址的高位部分進(jìn)位，這就造成寫入數(shù)據(jù)在地址的“翻卷”。

   （4）數(shù)據(jù)操作格式

     1、E2PROM的寫周期時(shí)序

    由于頁寫功能的設(shè)置，I2C總線對AT24C08操作只體現(xiàn)對其數(shù)據(jù)寄存器的裝載操作，在數(shù)據(jù)裝載完畢，E2PROM接收到I2C總線發(fā)送的停止位后，自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)內(nèi)部同步的寫周期，將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)寫入E2PROM陣列中，在這個(gè)內(nèi)部寫入周期中所有輸入皆無效。寫周期結(jié)束后AT24C08才允許對總線響應(yīng)。寫周期時(shí)序如圖2

    （三）、LA76810的工作原理

     LA76810在I2C總線控制下，完成對圖像、伴音中頻信號、視頻和掃描信號的處理，電視中頻信號經(jīng)LA76810的5、6腳輸入后，經(jīng)內(nèi)部圖像中頻AGC放大器放大，PLL鎖相環(huán)解調(diào)后產(chǎn)生視頻信號和第二伴音中頻信號，第二伴音中頻信號經(jīng)PLL電路進(jìn)行調(diào)頻解調(diào)、音頻放大、音量控制后從LA76810的1腳輸出音頻信號提供給伴音功率放大電路。視頻信號從46腳輸出后再從44腳返回，經(jīng)過PAL、NTSC制式解碼處理、畫質(zhì)改善處理電路以及R、G、B矩陣解碼電路從19、20、21腳輸出R、G、B基色視頻信號，送入視頻放大器放大后，在彩色顯像管陰極產(chǎn)生激勵(lì)信號，完成彩色圖像傳送功能。LA76810的行、場掃描小信號產(chǎn)生是通過4MHZ時(shí)鐘信號分頻鎖相完成的，不需外接行振蕩晶體；視頻信號經(jīng)同步分離電路處理后，分別得到行、場同步信號，實(shí)現(xiàn)行、場掃描同步功能；產(chǎn)生的行、場激勵(lì)脈沖信號分別從23腳輸出場掃描激勵(lì)信號，27腳輸出行掃描激勵(lì)信號。

     （四）、CD4052工作原理

       CD4052多路邏輯數(shù)字電路集成開關(guān)，用于選擇與混合模擬信號和數(shù)字信號，控制端子的數(shù)字信號經(jīng)邏輯電平變換后，可實(shí)現(xiàn)小的邏輯幅度切換大的信號幅度功能。CD4052的邏輯控制端為6、9、10腳，當(dāng)6腳為低電平時(shí)，通過控制9、10腳電位變化使公共端子為13腳和3叫分別與其他腳位接通，達(dá)到信號選通的目的，當(dāng)6腳為高電平時(shí)，無論9、10腳電位如何變化，13、3腳都不與其他腳位相通。

    三、CD2518彩電的功能

    1、 語言功能，屏幕顯示的字符可以中英文切換。
    2、 日歷功能，處于中文OSD顯示時(shí)，將會出現(xiàn)農(nóng)歷，處于英文OSD顯示時(shí)，則不出現(xiàn)農(nóng)歷。
    3、 游戲功能。
    4、 幸運(yùn)選號操作，進(jìn)入選號菜單后選中“選號范圍”或選號數(shù)量，用音量功能鍵來改變設(shè)定值，由MCU隨機(jī)選出號碼。
    5、 選擇超強(qiáng)接收功能。
    6、 彩色自動(dòng)識別，根據(jù)需要選擇不同制式、伴音等功能。
    7、 選擇童鎖、ZOOM、菜單背景等功能。
    8、 立體聲、重低音或耳機(jī)選擇功能。

   四、結(jié)束語

    利用I2C總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)彩電，可以使線路板面積減小，控制功能增加，故障率低；軟件取代硬件，消除了電位器老化、接觸不良的故障隱患，使整機(jī)穩(wěn)定性提高；功能模塊的設(shè)計(jì)，十分方便地增加或減少單元功能電路，使得產(chǎn)品升級換代快；多重主控，使生產(chǎn)和檢修調(diào)試自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率；數(shù)據(jù)的雙向傳輸，消除了電路失控現(xiàn)象，使故障判斷能力提高。