一种自动识别和配置I2C接口电路逻辑电平的电路和方法与流程

本发明属于集成电路I2C接口技术领域，特别涉及一种不同逻辑电平集成电路I2C接口的逻辑电平自适应配置电路和方法。

背景技术：

随着集成电路技术的发展，电子产品尤其是手机的性能越来越强，功耗越来越大，为了降低功耗，提高性能，芯片制造采用了10nm/16nm等高阶工艺，而且IO接口的逻辑电平越来越低，目前普遍LVCOMS 1.8V。

整机应用系统里，除了应用主处理器AP外，还有一些外设主控MCU，比如电池计量、检测、管理IC等，因为其管芯面积小、性能要求不高等原因，在高阶工艺上性价比反而更差，比较适合在180nm左右线宽的工艺生产，其IO接口电压标准普遍在LVCMOS 3.3V。

整机应用系统中，应用主处理器AP通常通过I2C总线和外设主控MCU通信，主处理器AP和外设主控MCU的接口逻辑电平标准不一样，存在电平转换的问题。

目前公开的方法有在这两种逻辑电平不一样的接口之间采用逻辑电平转换芯片或简单的电阻分压逻辑来实现电平转换，比如采用TI的TXS0108E，如图1所示，但是这样系统需要额外增加一个芯片，提高了成本；还有一种方法是采用类似飞思卡尔的i.MX6SL里采用的方法，其通用IO供电有NVCC33_IO及NVCC18_IO这两个POWER GROUP，并且这两个POWER GROUP在硬件上需要供电，然后通过配置寄存器来确定使用那个POWER GROUP，从而选择相应的接口逻辑电平标准，这种方法需要两个外部电源，同时逻辑电平的选择不是自适应的。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为了解决不同芯片之间I2C 通信总线的IO逻辑电平不一致的问题，本发明提出了一种I2C接口逻辑电平自动识别和配置的电路和方法，通过该电路和方法，应用系统可以不用增加逻辑电平转换芯片或额外的多路电源供应，降低了系统成本，提高是使用的灵活性和便利性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自动识别和配置I2C接口电路逻辑电平的电路，该电路包含有：

逻辑电平可变接口电路，其默认工作于MCU主控芯片的逻辑电平，可以根据配置工作于不同逻辑电平标准，内置不同逻辑电平产生模块。

触发自动比较模块，其默认作为主控芯片的内置比较器模块，可以根据MCU发来的触发使能信号，自动完成I2C接口的逻辑电平标准判定。

MCU主控内核逻辑模块，控制I2C自动识别和配置逻辑是否工作。

当MCU上电复位后，逻辑电平可变接口电路默认工作于芯片工作电压VDD33，即工作于LVCMOS 3.3V接口逻辑电平标准，并且默认作为输入引脚。

当MCU主控向触发自动比较模块发送触发使能脉冲，则触发自动比较模块将I2C接口（SCL或者SDA）信号与内置参考端的几个电平依次比较，锁存比较结果，判定出I2C接口信号所采用的逻辑电平标准，并输出配置信号使得逻辑电平可变接口电路工作于应用系统I2C接口的逻辑电平。

一种自动识别和配置I2C接口电路逻辑电平的方法，包括以下步骤：

步骤1、触发比较：MCU上电后，I2C接口SCL和SDA默认为输入，根据实际应用程序需要，向触发自动比较模块发出触发使能脉冲信号。

步骤2、自动识别：自动触发比较模块将按照参考电平从低到高的顺序，逐次选择内部几个参考电平与I2C接口信号电平比较，并锁存最终比较结果，判定出I2C接口信号逻辑电平；锁定的结果在芯片工作中会保持不变，只有系统重新复位后，再次启动触发才会重新识别判定锁定。

步骤3、自动配置：逻辑电平可变接口电路将依据判定出的I2C接口信号逻辑电平结果，配置接口电路电平逻辑标准，从而使得接口电路与系统所使用的I2C接口逻辑电平一致。

本发明的有益效果：本发明完成了I2C接口电平的自动识别和配置，减少了系统成本，提高了灵活性和使用便利性。

附图说明

图1是现有技术采用逻辑电平转换芯片所实施的结构示意图；

图2是本发明所实施的结构示意图；

图3是本发明所实施的触发自动比较示意图；

图4是本发明所实施的自动识别和方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，本发明中的电路包含有逻辑电平可变接口电路，触发自动比较模块和MCU主控内核逻辑模块。

所述的逻辑电平可变接口电路，其内置逻辑电平可变IO level shift电路，其配置接口信号与触发自动比较模块的判定锁存结果相连，不同的配置对应工作于LVCMOS 3.3V或LVCMOS 1.8V这两个接口逻辑电平标准之一，其默认工作于MCU主控芯片的逻辑电平LVCMOS 3.3V。

所述的触发自动比较模块，如图3所示，其默认作为主控芯片的普通内置比较器模块使用，并且具有触发使能信号接口和判定结果锁存接口，触发使能信号接口与MCU主控内核逻辑发控制信号相接，判定结果锁存信号输出给MCU主控内核逻辑，同时也逻辑电平可变接口电路相连接。其内置分压电路，作为与SCL或SDA接口信号相比较的参考源。

MCU主控芯片内核逻辑模块，控制I2C接口自动识别和配置逻辑是否工作。

一种自动识别和配置I2C接口电路逻辑电平的方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤1、触发比较：MCU上电后，默认I2C接口SCL和SDA为输入，根据实际应用程序需要，向触发自动比较模块发出触发使能脉冲信号。

步骤2、自动识别：自动触发比较模块接收到MCU主控内核发来的触发使能脉冲信号，逐次选择内部两个参考电平与I2C接口信号电平比较，如果接口电平高于1.5V但是低于2.1V，则判定为LVCOMS 1.8V电平标准，接口电平高于2.1V，则判定为LVCOMS 3.3V电平标准，并锁存最终比较结果，判定出I2C接口信号逻辑电平；锁定的结果在芯片工作中会保持不变，只有系统重新复位后，再次启动触发才会重新识别判定锁定。

步骤3、自动配置：自动触发比较模块锁存的判定结果信号，连接到逻辑电平可变接口电路的配置输入端，逻辑电平可变接口电路依据配置信号，控制内部的可变IO level shift电路工作于选定的接口电路电平逻辑标准，从而使得接口电路与系统所使用的I2C接口逻辑电平一致。

在系统正常开始工作，SCL和SDA接口方向可以根据实际需求配置为输入或输出。

综上，本发明中的逻辑电平可变接口电路，默认工作于主控芯片的逻辑电平，可以根据配置工作于不同逻辑电平标准；触发自动比较模块，默认是主控芯片的内置比较器模块，可以根据MCU发来的触发使能信号，自动完成I2C接口的逻辑电平标准判定。MCU主控内核逻辑，控制I2C自动识别和配置逻辑是否工作；当MCU上电复位后，逻辑电平可变接口电路默认工作于芯片工作电压VDD33，即工作于LVCMOS 3.3V接口逻辑电平标准，并且默认作为输入引脚。当MCU主控向触发自动比较模块发送触发使能脉冲，则触发自动比较模块将I2C接口（SCL或者SDA）信号与内置参考端的几个电平依次比较，锁存比较结果，判定出I2C接口信号所采用的逻辑电平标准，并输出配置信号使得逻辑电平可变接口电路工作于应用系统I2C接口的逻辑电平。

以上所述为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明之精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等、均应包含在本发明的保护范围之内。