I2C仲裁方法及装置发明专利

专利名称：I2C仲裁方法及装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010926738.6

专利申请（专利权）人：北京同有飞骥科技股份有限公司
权利人地址：北京市海淀区地锦路9号院2号楼-1至4层101

专利发明（设计）人：蒋喜良,高阳,张宇,周泽湘,仇悦,文中领

专利摘要：本发明提供了一种I2C仲裁方法及装置。该方法包括：发送I2C总线控制需求；判断I2C总线是否处于空闲状态；如果I2C总线处于空闲状态，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号。本发明提供的I2C仲裁方法及装置在不增加背板元器件数量的前提下，通过分布式仲裁，提高系统可靠性。

主权利要求：
1.一种I2C仲裁方法，其特征在于，参与I2C仲裁的包括同时连接至I2C总线的两个控制器；两个控制器通过背板互联；每个控制器均包含属于各自的CPU及CPLD；所述仲裁方法包括：通过CPU发送I2C总线控制需求；
通过CPLD判断I2C总线是否处于空闲状态，包括：利用I2C总线的busy信号判断I2C总线是否处于空闲状态；当busy信号为低电平时，表示I2C总线处于忙状态；当busy信号为高电平时表示I2C总线处于空闲状态；
如果I2C总线处于空闲状态，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号；占用标识信号包括：低电平的get信号；
如果I2C总线未处于空闲状态，判断I2C总线控制权是否归属于本控制器；
如果I2C总线控制权归属于本控制器，将发送给另一个控制器的占用标识信号的状态更改为占用；
通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权；
如果两个控制器均得到控制权，释放控制权。
2.根据权利要求1所述的I2C仲裁方法，其特征在于，如果busy信号为高电平，判定I
2C总线处于空闲状态。
3.根据权利要求1所述的I2C仲裁方法，其特征在于，将发送给另一个控制器的未占用标识信号的状态更改为占用，包括：将高电平的get信号拉低。
4.根据权利要求1所述的I2C仲裁方法，其特征在于，通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权，包括：获取另一个控制器的get信号，判断get信号是否低电平。
5.根据权利要求1所述的I2C仲裁方法，其特征在于，如果两个控制器均得到控制权，释放控制权，包括：如果get信号为低电平，向I2C总线发送释放信号。
6.一种I2C仲裁装置，其特征在于，包括：同时连接至I2C总线的两个控制器；两个控制器通过背板互联；每个控制器均包含属于各自的CPU及CPLD逻辑器件；
CPU，用于发送I2C总线控制需求；
CPLD逻辑器件，用于判断I2C总线是否处于空闲状态，以及如果I2C总线处于空闲状态时，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号；占用标识信号包括：低电平的get信号；
如果I2C总线未处于空闲状态，判断I2C总线控制权是否归属于本控制器；
如果I2C总线控制权归属于本控制器，将发送给另一个控制器的占用标识信号的状态更改为占用；
通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权；
如果两个控制器均得到控制权，释放控制权。 说明书 : I2C仲裁方法及装置技术领域[0001] 本发明涉及I2C总线互联技术领域，特别是涉及一种I2C仲裁方法及装置。背景技术[0002] 在一个设备中有多个控制器的时候，经常会有I2C总线互联，然后控制其他设备，这时同一个I2C总线中会有两个主设备，必然会出现双主竞争I2C控制权，会导致I2C总线通信效率低下，且容易出现竞争失败问题，造成系统不稳定。[0003] 要解决上述问题，可以使用I2C协议栈中的仲裁功能。但是，使用仲裁功能的缺陷在于，仲裁效率低下，并且容易出现竞争失败问题，进而造成系统不稳定。[0004] 还可以独立设置一个仲裁单元，由双控制器发起需求，由仲裁单元判断哪个控制器先发送需求，判定I2C控制权的归属。这一方案的缺陷在于，只有一个仲裁单元，而且该仲裁单元必须放置在背板上，增加背板有源器件的数量，降低了背板的可靠性。发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种I2C仲裁方法及装置，在不增加背板元器件数量的前提下，通过分布式仲裁，提高系统可靠性。[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种I2C仲裁方法，所述方法包括：发送I2C总线控制需求；判断I2C总线是否处于空闲状态；如果I2C总线处于空闲状态，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号。[0007] 在一些实施方式中，利用I2C总线的busy信号判断I2C总线是否处于空闲状态。[0008] 在一些实施方式中，如果busy信号为高电平，判定I2C总线处于空闲状态。[0009] 在一些实施方式中，占用标识信号包括：低电平的get信号。[0010] 在一些实施方式中，还包括：如果I2C总线未处于空闲状态，判断I2C总线控制权是否归属于本控制器；如果I2C总线控制权归属于本控制器，将发送给另一个控制器的未占用标识信号的状态更改为占用。[0011] 在一些实施方式中，将发送给另一个控制器的未占用标识信号的状态更改为占用，包括：将高电平的get信号拉低。[0012] 在一些实施方式中，还包括：通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权；如果两个控制器均得到控制权，释放控制权。[0013] 在一些实施方式中，通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权，包括：获取另一个控制器的get信号，判断get信号是否低电平。[0014] 在一些实施方式中，如果两个控制器均得到控制权，释放控制权，包括：如果get信号为低电平，向I2C总线发送释放信号。[0015] 此外，本发明还提供了一种I2C仲裁装置，所述装置包括：CPU，用于发送I2C总线控制需求；CPLD逻辑器件，用于判断I2C总线是否处于空闲状态，以及如果I2C总线处于空闲状态时，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号。[0016] 采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：[0017] 在没有背板元器件参与的情况下，实现了完全对称的仲裁方案，提高了系统可靠性。附图说明[0018] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。[0019] 图1是本发明实施例提供的I2C仲裁方法的流程图；[0020] 图2是本发明实施例提供的I2C仲裁装置的结构图。具体实施方式[0021] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。[0022] 本发明主要核心包括两个部分，一是仲裁硬件，二是仲裁控制逻辑。[0023] 图1示出了本发明实施例提供的I2C仲裁方法的流程图。在图1示出的I2C仲裁方法的执行过程中，参与I2C仲裁的包括同时连接至I2C总线的两个控制器。在下文中，这两个控制器分别被称为A控制器和B控制器，简称A控、B控。每个控制器均包含属于各自的CPU及CPLD。参见图1，I2C仲裁方法包括以下步骤：[0024] 1.双控制器通过背板互联，控制器上有CPU和CPLD逻辑器件。[0025] 2.当A控或B控发出I2C控制权需求(request)后，A控或B控CPLD检查busy信号是否为低电平(低电平表示I2C总线处于忙状态，高表示空闲状态)，如果是高电平，A控或B控CPLD将GET(I2C控制权指示)信号拉低，A控或B控拿不到I2C总线控制权。[0026] 3.当A控或B控发出I2C控制权需求(request)后，busy信号如果是低电平，A控或B控CPLD判定自己得到控制权，将发送给对方的GET(I2C控制权指示)和busy信号拉低。[0027] 4.读取对方发送的GET信号，如果是低电平，则判断双控仲裁失败，都释放控制权,系统重新提request信号。[0028] 5.如果是高电平，则判定仲裁成功，将发给CPU的GET信号拉低，得到控制权。[0029] 图2示出了本发明实施例提供的I2C仲裁装置的结构。参见图2，在I2C总线左侧的是一个控制器，被称为A控制器；在I2C总线右侧的是另一个控制器，被称为B控制器。[0030] 每个控制器均包含各自的CPU及CPLD。CPU用于向总线发送I2C总线控制需求，以及释放信号。CPLD用于判断I2C总线是否处于空闲状态，以及如果I2C总线处于空闲状态时，向I2C总线上的另一个控制器发送占用标识信号。[0031] 在一些实施方式中，CPLD利用I2C总线的busy信号判断I2C总线是否处于空闲状态。[0032] 在一些实施方式中，如果busy信号为高电平，判定I2C总线处于空闲状态。[0033] 在一些实施方式中，占用标识信号包括：低电平的get信号。[0034] 在一些实施方式中，还包括：如果I2C总线未处于空闲状态，CPLD判断I2C总线控制权是否归属于本控制器；如果I2C总线控制权归属于本控制器，CPLD将发送给另一个控制器的未占用标识信号的状态更改为占用。[0035] 在一些实施方式中，将发送给另一个控制器的未占用标识信号的状态更改为占用，包括：将高电平的get信号拉低。[0036] 在一些实施方式中，还包括：CPU通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权；如果两个控制器均得到控制权，CPU释放控制权。[0037] 在一些实施方式中，CPU通过读取另一个控制器发送的get信号，判断是否两个控制器均得到控制权，包括：CPU获取另一个控制器的get信号，判断get信号是否低电平。[0038] 在一些实施方式中，如果两个控制器均得到控制权，CPU释放控制权，包括：如果get信号为低电平，CPU向I2C总线发送释放信号。[0039] 本发明提供的I2C仲裁方法及装置利用两个分别连接至I2C总线的仲裁单元，取代了原本集中的仲裁逻辑，并且，通过对分布式仲裁单元中运行的控制逻辑的合理设计，实现了完全对称的仲裁方案，提高了系统可靠性。[0040] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

专利地区：北京

专利申请日期：2020-09-07

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112069114B