類I2C介紹及應(yīng)用注意事項(xiàng)

1簡介

中微愛芯電子有限公司的許多顯示驅(qū)動(dòng)芯片采用了類I2C接口，客戶可通過MCU與我司的顯示驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行通信，類I2C總線具有低功耗、抗干擾強(qiáng)、傳輸距離長等優(yōu)點(diǎn)，相比于標(biāo)準(zhǔn)I2C，不需要尋址操作，操作更加簡單。下面將對我司類I2C通信及注意事項(xiàng)進(jìn)行說明。

2分類

類I2C接口有與標(biāo)準(zhǔn)I2C接口相同的start和stop信號，無從機(jī)地址，部分電路有與標(biāo)準(zhǔn)I2C接口相同的應(yīng)答信號。主要分為以下兩類：

無應(yīng)答信號ACK位，以AiP1640、AiP33624、AiP33620等電路為例；

有應(yīng)答信號ACK位，以AiP650、AiP1637等電路為例。

3通信介紹

（1）無應(yīng)答信號的類I2C介紹

以AiP33624為例：

◆start和stop信號

start信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。

stop信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。

◆數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定

在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，在SCL的上升沿鎖存數(shù)據(jù)，SCL為高電平期間，SDA線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在SCL線上的信號為低電平期間，SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)才允許改變，且SDA線上的數(shù)據(jù)不能在SCL為下降沿改變。

◆單字節(jié)通信

單字節(jié)通信中8個(gè)時(shí)鐘一個(gè)周期，高位在前。

◆多字節(jié)通信

在多字節(jié)通信時(shí)，第一個(gè)字節(jié)為指令，第二個(gè)字節(jié)開始是RAM的數(shù)據(jù)。第二個(gè)字節(jié)開始，數(shù)據(jù)會從地址0x00開始，依次存入RAM中。

（2）有應(yīng)答信號的類I2C介紹

以AiP650為例：

AiP650電路與AiP33624相比，有相同的start、stop信號和數(shù)據(jù)位有效規(guī)定。AiP650在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，在時(shí)鐘線的第九個(gè)時(shí)鐘，芯片內(nèi)部會產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號ACK將DIO管腳拉低。無論是命令寫入或者是數(shù)據(jù)寫入讀出時(shí)，在一個(gè)8位字節(jié)后的第9位都是ACK信號輸出。

4常見問題及處理辦法

（1）ACK半高問題

◆ 常見不良現(xiàn)象

在有ACK應(yīng)答信號的通訊波形中，會發(fā)現(xiàn)ACK信號存在“半高波形”，嚴(yán)重的會影響信號識別，例如AiP650電路應(yīng)用中會存在ACK“半高”導(dǎo)致無顯示問題。

◆原因

若讀取ACK時(shí)主控未將SDA端口設(shè)置為輸入，而是保持為高電平輸出，AiP650會在ACK應(yīng)答時(shí)會返回低電平，因此會造成電平?jīng)_突存在半高波形，嚴(yán)重時(shí)甚至影響功能。

若讀取ACK信號時(shí)將SDA設(shè)為輸入狀態(tài)后，又通過指令SDA端口置高，同樣造成電平?jīng)_突存在半高波形，導(dǎo)致ACK信號出現(xiàn)異常。

◆改善措施

在讀取ACK時(shí)，需將主控的SDA端口設(shè)置為輸入模式，建議設(shè)為高阻輸入。

（2）初始化處理

◆常見不良現(xiàn)象

初始化第一條指令未識別，導(dǎo)致功能異常。例如AiP33624方案中曾出現(xiàn)第一條指令全局亮度未識別，導(dǎo)致整體亮度偏暗。AiP5908、AiP5916等電路需要注意此問題。

◆原因

初始化可能存在如下兩個(gè)狀態(tài)：

當(dāng)執(zhí)行端口初始化程序時(shí)，為了執(zhí)行子函數(shù)，在子函數(shù)運(yùn)行前將SCL和SDA的端口置低，但該操作誤寫入一個(gè)start信號，如下圖所示。

整機(jī)上電時(shí)，MCU端口電平可能處于不可控狀態(tài)，此時(shí)的SCL、SDA電平則有可能在通信初期識別為start信號，如下圖所示。

前兩種狀態(tài)均在正常指令前多一個(gè)異常start信號，即：出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)start信號。當(dāng)識別第一個(gè)start信號時(shí)，總線被占用，后一個(gè)start信號則被識別為數(shù)據(jù)信號，導(dǎo)致第一條指令識別錯(cuò)誤。常見的異常波形如下所示：

◆改善措施

建議上電后第一條指令或初始化部分寫2遍，做好防錯(cuò)機(jī)制，避免信號識別錯(cuò)誤，增強(qiáng)抗干擾能力。

可在第一條指令前增加1個(gè)結(jié)束信號，以釋放通信總線。

（3）時(shí)鐘頻率注意事項(xiàng)

由于頻率越快越容易受到干擾，建議時(shí)鐘頻率保持在1MHz以下，若說明書有特殊說明，請參照說明書。如AiP33624、AiP33620、AiP33616說明書注明建議時(shí)鐘頻率大于100KHz。

（4）AiP33624系列通信注意事項(xiàng)

在對AiP33624（AiP33620、AiP33616）電路進(jìn)行通信時(shí)，第七個(gè)時(shí)鐘和第八個(gè)時(shí)鐘不可暫停通信。

上圖所示標(biāo)注時(shí)段，不管是從“指令→RAM數(shù)據(jù)”或“RAM數(shù)據(jù)→RAM數(shù)據(jù)”，從一組通信數(shù)據(jù)的第7個(gè)時(shí)鐘開始，到下一組通信數(shù)據(jù)的第1個(gè)時(shí)鐘上升沿期間，內(nèi)部顯示地址總線將被通信接口模塊占用，此時(shí)將暫停顯示。因此如果主機(jī)在第7和第8個(gè)時(shí)鐘時(shí)暫停通信，會導(dǎo)致顯示暫時(shí)關(guān)閉。

（5）推薦外圍接法

建議通訊端口串聯(lián)220Ω電阻，接100pF對地電容，10K上拉電阻，增強(qiáng)抗干擾能力；建議靠近IC放置。

（6）初始化中顯示RAM區(qū)處理

在上電完成后，需對所有的顯示RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，然后再開顯示，避免因顯示RAM數(shù)據(jù)未清導(dǎo)致的顯示異常。

（7）SDA、SCL邊沿問題

◆常見不良現(xiàn)象

SDA在SCL的上升沿變化時(shí)，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)識別錯(cuò)誤。

◆原因

SDA在SCL的邊沿變化，SDA與SCL邊沿存在交叉，若交叉點(diǎn)位于翻轉(zhuǎn)電平附近，易受干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)識別錯(cuò)誤。如圖所示：

◆改善措施

建議SDA在SCL低電平變化，避免在SCL邊沿變化，增強(qiáng)抗干擾能力。

審核編輯：湯梓紅