本發(fā)明涉及電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

smbus即系統(tǒng)管理總線是一個兩線接口。通過它，各設(shè)備之間以及設(shè)備與系統(tǒng)的其他部分之間可以互相通信。它基于i2c操作原理。smbus為系統(tǒng)和電源管理相關(guān)的任務(wù)提供一條控制總線。一個系統(tǒng)利用smbus可以和多個設(shè)備互傳信息，而不需使用獨立的控制線路。smbus標(biāo)準(zhǔn)涉及三類設(shè)備。從設(shè)備，接收或響應(yīng)命令的設(shè)備。主設(shè)備，用來發(fā)布命令，產(chǎn)生時鐘和終止發(fā)送的設(shè)備。主機，是一種專用的主設(shè)備，它提供與系統(tǒng)cpu的主接口。主機必須具有主-從機功能，并且必須支持smbus通報協(xié)議。在一個系統(tǒng)里只允許有一個主機。

smbus/i2c通信是計算機、工控、通信、電子等領(lǐng)域中最為常用的通信方式，smbus/i2c應(yīng)用于移動pc和桌面pc系統(tǒng)中的低速率通訊。它是通過一條廉價并且功能強大的總線(由兩條線組成)，來控制主板上的設(shè)備并收集相應(yīng)的信息。

在實現(xiàn)本發(fā)明過程中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中，mbus/i2c總線下是相同的設(shè)備則從設(shè)備的設(shè)備地址相同會產(chǎn)生沖突，無法實現(xiàn)對多個相同設(shè)備地址設(shè)備進行控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的基于smbus/i2c總線的通信系統(tǒng)。

本發(fā)明實施例提供的基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)，包括主控設(shè)備、i/o控制芯片、切換控制電路以及至少兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備，所述主控設(shè)備通過lpc接口與所述i/o控制芯片連接，所述主控設(shè)備通過smbus或i²c總線與所述切換控制電路的連接，所述切換控制電路通過smbus或i²c總線還連接有所述至少兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備；

所述i/o控制芯片與所述切換控制電路連接，所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令對所述切換控制電路的控制信號進行編碼，以供所述切換控制電路根據(jù)編碼后的控制信號切換所述主控設(shè)備和與所述切換控制電路連接的通信設(shè)備之間的通信連接。

其中，當(dāng)系統(tǒng)中包括兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備時，所述切換控制電路由多路復(fù)用器實現(xiàn)。

其中，所述多路復(fù)用器包括控制接口、第一路數(shù)據(jù)接口、第二路數(shù)據(jù)接口和第三路數(shù)據(jù)接口；所述控制接口與所述i/o控制芯片的通用i/o接口gpio連接，所述第一路數(shù)據(jù)接口通過smbus或i²c總線與所述主控設(shè)備連接，所述第二路數(shù)據(jù)接口和第三路數(shù)據(jù)接口分別通過smbus或i²c總線與所述兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備連接；

當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述切換控制電路的控制信號為高電平時，切換所述第一路數(shù)據(jù)接口與所述第二路數(shù)據(jù)接口連接，實現(xiàn)主控設(shè)備與所述第二路數(shù)據(jù)接口對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；

當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述切換控制電路的控制信號為低電平時，切換所述第一路數(shù)據(jù)接口與所述第三路數(shù)據(jù)接口連接，實現(xiàn)主控設(shè)備與所述第三路數(shù)據(jù)接口對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

其中，所述切換控制電路包括多個控制子電路，所述主控設(shè)備分別通過smbus或i²c總線與各個控制子電路連接，每一控制子電路通過smbus或i²c總線對應(yīng)連接有一臺通信設(shè)備，各個控制子電路的控制接口分別與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，所述切換控制電路所連接的通信設(shè)備具有相同設(shè)備地址；

所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令對所述切換控制電路中每一控制子電路的控制信號進行編碼，實現(xiàn)所述主控設(shè)備與任一控制子電路連接的通信設(shè)備之間的通信連接。

其中，所述控制子電路包括開關(guān)控制模塊和繼電器模塊，所述開關(guān)控制模塊的控制信號輸入端與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，所述開關(guān)控制模塊的控制信號輸出端與所述繼電器模塊的控制接口連接；所述主控設(shè)備分別通過smbus或i²c總線與所述繼電器模塊連接，所述繼電器模塊通過smbus或i²c總線對應(yīng)連接有一臺通信設(shè)備；

當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述開關(guān)控制模塊關(guān)閉時，所述繼電器模塊斷開所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述開關(guān)控制模塊開啟時，所述繼電器模塊建立所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

其中，所述開關(guān)控制模塊包括第一電阻、第二電阻、pmos管、nmos管和二極管，所述pmos管的源極連接電源，所述pmos管的漏極連接所述nmos管的漏極，所述pmos管的柵極連接所述nmos管的柵極，所述nmos管的源極接地，所述第一電阻的一端連接在所述pmos管的柵極，另一端與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，所述第二電阻的一端與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，另一端接地，所述pmos管的漏極連接在所述繼電器模塊的控制接口連接，所述二極管的正極與所述pmos管的漏極連接，所述二極管的負極連接電源，當(dāng)所述通用i/o接口gpio輸出為低電平時，所述nmos管截止，所述繼電器模塊斷開所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；當(dāng)所述通用i/o接口gpio輸出為高電平時，所述nmos管導(dǎo)通，所述繼電器模塊建立所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

本發(fā)明實施例提供的基于smbus/i2c總線的通信系統(tǒng)，通過切換電路實現(xiàn)了smbus/i2c信號線的切換，進而實現(xiàn)了對smbus/i2c總線下設(shè)備地址相同的設(shè)備的通信連接控制，解決從設(shè)備地址相同造成沖突的問題，而且通過lpc接口控制切換電路實現(xiàn)硬件上的隔離。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例的一種基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例的另一種基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例中的多路復(fù)用器的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例的又一種基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明實施例中的開關(guān)控制模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明實施例中的繼電器模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)，具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

圖1示意性示出了本發(fā)明一個實施例的基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。參照圖1，本發(fā)明實施例提供的基于smbus/i²c總線的通信系統(tǒng)，包括主控設(shè)備10、i/o控制芯片20、切換控制電路30以及至少兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備40(40-1到40-n)，所述主控設(shè)備10通過lpc接口與所述i/o控制芯片20連接，所述主控設(shè)備10通過smbus或i²c總線與所述切換控制電路的連接，所述切換控制電路30通過smbus或i²c總線還連接有所述至少兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備，參見圖1。

其中，i/o控制芯片20與所述切換控制電路30連接，所述i/o控制芯片30根據(jù)所述主控設(shè)備10下發(fā)的控制指令對所述切換控制電路30的控制信號進行編碼，以供所述切換控制電路30根據(jù)編碼后的控制信號切換所述主控設(shè)備10和與所述切換控制電路30連接的通信設(shè)備之間的通信連接。

在一個具體實施例中，當(dāng)系統(tǒng)中包括兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備時，所述切換控制電路30由多路復(fù)用器實現(xiàn)，參見圖2。

其中，所述多路復(fù)用器ts3usb221a包括控制接口s、第一路數(shù)據(jù)接口(d-與d-)、第二路數(shù)據(jù)接口(1d+與1d-)和第三路數(shù)據(jù)接口(2d+與2d-)；所述控制接口s與所述i/o控制芯片即nct6776f的通用i/o接口gpio連接，所述第一路數(shù)據(jù)接口通過smbus或i²c總線與所述主控設(shè)備連接，所述第二路數(shù)據(jù)接口和第三路數(shù)據(jù)接口分別通過smbus或i²c總線與所述兩臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備連接；當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述切換控制電路的控制信號為高電平時，切換所述第一路數(shù)據(jù)接口與所述第二路數(shù)據(jù)接口連接，實現(xiàn)主控設(shè)備與所述第二路數(shù)據(jù)接口對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述切換控制電路的控制信號為低電平時，切換所述第一路數(shù)據(jù)接口與所述第三路數(shù)據(jù)接口連接，實現(xiàn)主控設(shè)備與所述第三路數(shù)據(jù)接口對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

在本實施例中，如圖2所示，采用cpu作為主控設(shè)備，采用型號為nct6776f的i/o控制芯片，采用型號為ts3usb221a的多路復(fù)用器作為切換控制電路。其中，型號為ts3usb221a的多路復(fù)用器的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

本實施例中，切換控制電路的具體工作原理如下：

1、當(dāng)ts3usb221a的s引腳被拉低時，則ts3usb221a的1d+與d+、1d-與d-分別是短接的，2d+與d+、2d-與d-分別是斷開的。

2、當(dāng)ts3usb221a的s引腳被拉高時，則ts3usb221a的1d+與d+、1d-與d-分別是斷開的，2d+與d+、2d-與d-分別是短接的。

實現(xiàn)對smbus/i2c下相同地址設(shè)備控制的方法：

3、cpu通過lpc接口對nct6776f進行控制。

4、nct6776f通過cpu的控制指令操作gpio接口。

5、當(dāng)gpio接口輸出低時，則ts3usb221a的1d+與d+、1d-與d-分別是短接的，2d+與d+、2d-與d-分別是斷開的。

6、cpu對設(shè)備40-1進行控制。

7、當(dāng)gpio接口輸出高時，則ts3usb221a的1d+與d+、1d-與d-分別是斷開的，2d+與d+、2d-與d-分別是短接的。

8、cpu對設(shè)備40-2進行控制。

在一個具體實施例中，如圖4所示，當(dāng)系統(tǒng)包括多臺具有相同設(shè)備地址的通信設(shè)備時，所述切換控制電路30包括多個控制子電路，所述主控設(shè)備分別通過smbus或i²c總線與各個控制子電路連接，每一控制子電路通過smbus或i²c總線對應(yīng)連接有一臺通信設(shè)備，各個控制子電路的控制接口分別與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，所述切換控制電路所連接的通信設(shè)備具有相同設(shè)備地址；所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令對所述切換控制電路中每一控制子電路的控制信號進行編碼，實現(xiàn)所述主控設(shè)備與任一控制子電路連接的通信設(shè)備之間的通信連接。

具體的，每一控制子電路包括開關(guān)控制模塊(參見圖5)和繼電器模塊(參見圖6)，所述開關(guān)控制模塊的控制信號輸入端與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，所述開關(guān)控制模塊的控制信號輸出端與所述繼電器模塊的控制接口連接；所述主控設(shè)備分別通過smbus或i²c總線與所述繼電器模塊連接，所述繼電器模塊通過smbus或i²c總線對應(yīng)連接有一臺通信設(shè)備；當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述開關(guān)控制模塊關(guān)閉時，所述繼電器模塊斷開所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；當(dāng)所述i/o控制芯片根據(jù)所述主控設(shè)備下發(fā)的控制指令控制所述開關(guān)控制模塊開啟時，所述繼電器模塊建立所述主控設(shè)備與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

參見圖5，所述開關(guān)控制模塊包括第一電阻r295、第二電阻r294、pmos管q9、nmos管q11和二極管d32，所述pmos管q9的源極連接電源，所述pmos管q9的漏極連接所述nmos管q11的漏極，所述pmos管q9的柵極連接所述nmos管q11的柵極，所述nmos管q11的源極接地，所述第一電阻r295的一端連接在所述pmos管q9的柵極，另一端與所述i/o控制芯片20的一個通用i/o接口gpio連接，所述第二電阻r294的一端與所述i/o控制芯片的一個通用i/o接口gpio連接，另一端接地，所述pmos管q9的漏極連接在所述繼電器模塊的控制接口連接，所述二極管d32的正極與所述pmos管q9的漏極連接，所述二極管d32的負極連接電源，當(dāng)所述通用i/o接口gpio輸出為低電平時，所述nmos管q11截止，所述繼電器模塊斷開所述主控設(shè)備10與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接；當(dāng)所述通用i/o接口gpio輸出為高電平時，所述nmos管q11導(dǎo)通，所述繼電器模塊建立所述主控設(shè)備10與對應(yīng)的通信設(shè)備之間的通信連接。

在本實施例中，如圖4所示，采用cpu作為主控設(shè)備，采用型號為nct6776f的i/o控制芯片，采用型號為n-nds351an_nl_sot23-lf的nmos管，采用型號為p-ap2303gn_sot23-3-rh/n的pmos管，采用型號為nsvr0320m002t1g的二極管，采用型號為g6k-2p-y的繼電器。其中，采用型號為g6k-2p-y的繼電器的電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。

本實施例中，切換控制電路的具體工作原理如下：

1、cpu通過lpc接口對nct6776f進行控制。

2、nct6776f通過cpu的控制指令操作多組gpio接口。

3、nct6776f初始化將各組gpio1、gpio2、gpion接口，讓各gpio1、gpio2、gpion接口輸出低電平。

4、nct6776f的gpio1與多路切換電路1中的gpio_crtl1相連，當(dāng)gpio1輸出為低時，mos管n-nds351an_nl_sot23-lf則截止，繼電器g6k-2p-y的第8管腳被拉高。則繼電器g6k-2p-y的管腳3和管腳2導(dǎo)通、管腳6和管腳7導(dǎo)通，則設(shè)備40-1與smbus總線隔離。

5、同理可得，nct6776f的gpio1、gpio2、gpion接口都為低，設(shè)備40-1、設(shè)備40-2到設(shè)備40-n都smbus總線隔離。

6、nct6776f的gpio1與多路切換電路1中的gpio_crtl1相連，當(dāng)gpio1輸出為高時，mos管n-nds351an_nl_sot23-lf則導(dǎo)通，繼電器g6k-2p-y的第8管腳被拉低。則繼電器g6k-2p-y的管腳3和管腳4導(dǎo)通、管腳6和管腳5導(dǎo)通，則設(shè)備40-1掛到smbus總線上。

7、cpu對設(shè)備40-1進行控制。

8、當(dāng)傳輸完畢后，將nct6776f的gpio1拉低，則設(shè)備40-1與smbus總線隔離。

9、按照同樣的方法，對smbus上的其他設(shè)備進行控制。

本發(fā)明實施例提供的基于smbus/i2c總線的通信系統(tǒng)，通過切換電路實現(xiàn)了smbus/i2c信號線的切換，進而實現(xiàn)了對smbus/i2c總線下設(shè)備地址相同的設(shè)備的通信連接控制，解決從設(shè)備地址相同造成沖突的問題，而且通過lpc接口控制切換電路實現(xiàn)硬件上的隔離。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。