⑶故障自检功能

    由于I2C总线上的信息是由SDA和SCL两线串行数据信号线双向传输的，因此CPU可以对I2C总线的通信情况和被控集成电路的工作状态进行监测，并在屏幕上显示检测结果，为维修人员提供有关故障自检信息。被控器送来的低电平应答信号，CPU就会判断该被控器有故障，并终止数据传送。由于各被控集成电路和器件均有自己的地址，所以，在总线上不同时间传送着众多的控制信号，但各被控器只要把与自己地址相同的控制信号从总线上取下来，并进行识别和处理，得到相应的控制信号，就可以实现相应的控制。

    2.4 I2C总线系统的控制过程

    ⑴CPU与存储器之间的数据交换

    I2C总线系统中的存储器存储有两种信息：一是用户信息，是用户写入的控制信息，此信息用户可以更改，如各种模拟控制量（例如电源的OVP、OCP、OTP和所需输出电压值等）；另一种是控制信息，是由厂家写入的控制数据，此信息用户不能改变。电器正常工作时，CPU从存储器中取出有关用户信息和控制信息，并送往被控电路使其处于正常工作状态；当调整电器时，CPU也从存储器中取出控制信息，检修人员使用正确的调试步骤来改变这些控制信息，以确保采用I2C总线的电器处于最佳工作状态。

    ⑵CPU对被控电器的控制过程

    CPU对采用I2C总线的被控电器控制需经过以下过程。

    ①CPU寻址过程。当CPU要对某被控器进行控制时，CPU将向总线发出该被控器的地址指令，被控器收到指令后，便发出应答信息，CPU总线收到应答信息后，就将该被控器作为控制对象。

    ②CPU调用数据过程。CPU找到被控器后，就从存储器中调出相应的用户信息及控制信息，并通过I2C总线送到被控器，使被控器处于所要求的工作状态。

    ③被控器执行指令的过程。被控器接收到指令后，便对指令进行译码，并将译码的结果与自己的控制内容编码进行比较，以确定进行何种操作，这项工作是由总线接口电路中的译码器来完成的。确定进行何种操作后，总线接口电路中的相应控制开关便自动接通，控制数据经过控制开关送到D/A转换器，转换成模拟控制电压，用以控制相应的模拟电路，完成有关操作。I2C总线数据传送最繁忙的时刻是在采用I2C总线电路的刚开机一瞬间，由于被控电路没有存储数据的功能，因此，每次开机时CPU都要从存储器中取出控制数据，送往各被控器，使被控器进人相应的工作状态。因此，刚开机时CPU的控制任务最繁重，控制过程最复杂，损坏的可能性也就最大，所以使用I2C总线的电器应尽量避免频繁开/关机。

    根据电器功能的强弱以及在I2C总线上挂接的被控电路的不同，在I2C总线采用的CPU上可引出一组或多组I2C总线。

    由I2C总线控制的集成电路或器件必须具有专用的总线端子，即SDA端子与SCL端子。凡是具有SDA、SCL端子（引脚）的集成电路或器件，均可以由总线控制。

    2.5 I2C总线信号的传输方式

    I2C总线中的两根信号线（SDA、SCL）在传输各种控制信号的过程中是有严格分工的。其中，SDA数据线用来传输各控制信号的数据及这些数据占有的地址等内容；SCL时钟线用来控制器件与被控器件之间的工作节拍。为保证总线输出电路得到供电，SDA线和SCL线均通过上拉电阻和电源连接，当总线空闲时，SDA和SCL两线均保持高电平。I2C总线控制信号传输波形如图3所示。

 
图3 I2C总线控制信号传输波形

    （1）时钟线控制信号

    SCL线为高电平期间，SDA线上传输的数据必须保持稳定，在此期间，控制器件与被控制器件之间可以交换数据；SCL线为低电平期间，SDA线上传输的数据可以变化，即允许数据线上电平高低跳变。

    （2）数据线控制信号

    数据线上传输的控制信号，均按图3所示的内容和顺序先后传输：起始状态信号、被控电路地址、读写方式（数据传输方向位）、应答信号、数据信号、应答信号、数据信号、应答信号、终止状态信号。

    在时钟线为高电平期间，数据线上一个电平由高到低的跳变规定为起始状态，电平由低到高的跳变规定为终止状态，起始状态信号和终止状态信号均由CPU发出。当CPU发出起始状态信号后，总线即处于占用状态；当CPU发出终止状态信号后，总线又处于空闲状态。在SDA线上传输的数据，其字节为8位。前7位是被控电路的地址，第8位是数据传输的方向位，“0”表示由CPU发送数据，“1”表示CPU接收数据。每传输一个数据字节后，跟着一位应答（确认）信号，这个应答信号是由CPU发出的，在应答位时钟期间，CPU释放数据线，以便被控器在这一位上送出应答信号。

    当被控器的数据接收无误时，被控器发出低电平应答信号，经确认后的数据才有效。当数据被确认后，CPU便可以继续传送数据并继续对数据加以确认，直到CPU发出终止状态信号为止。若在应答位时钟期间，CPU未接收到被控器送来的低电平应答信号，CPU就会判断该被控器有故障，并终止数据传送。由于各被控集成电路和器件均有自己的地址，所以，在总线上不同时间传送着众多的控制信号，但是各被控器只要把与自己的地址相同的控制信号从总线上取下来，并进行识别和处理，得到相应的控制信号，就可以实现相应的控制。

    2.6  I2C总线系统与外部电路的连接方式

    I2C总线系统的外部电路结构简单，它与被控电路之间的连接方式有直接式和隔离式两种。

    （1）直接式I2C总线

    直接式I2C总线是指被控集成电路直接或通过电阻挂在I2C总线上，其电路工作原理图如图4所示。因为CPU的I2C总线输出端口内部电路形式为集电极开路（或漏极开路）形式，所以在CPU的I2C总线输出端必须通过上拉电阻R接+5V电源，为CPU的I2C总线输出端口的内部电路供电。图4中的电阻R为隔离电阻，C为抗干扰电容，主要是为了提高I2C总线上数据传输的可靠性，防止误动作进人维修状态和防止由于外部干扰信号改变I2C总线数据。稳压管VS是为了防止外部高电压损坏CPU的I2C总线输出端的内部电路。

 
图4 直接式I2C总线工作原理图

    （2）隔离式I2C总线

    隔离式I2C总线是指CPU引出的总线通过隔离器与被控集成电路相连接。隔离器一般由晶体管组成，其电路工作原理图如图5所示。这种电路的优点是CPU与被控集成电路被晶体管隔离器隔离开，当被控对象发生故障使I2C总线上电压升高时，晶体管会截止，从而保护CPU不被高电压冲击而损坏。

 
图5 隔离式I2C总线工作原理图