I2C总线控制的CD2518彩电

    摘要：I2C总线控制是由一连串二进制编码脉冲信号，通过程序指令方式实现微处理器对单元功能集成电路的控制和信息交换，以软件代替硬件，提高控制系统效率。从而实现电视信号的控制，以CPU为核心，存储器为记忆，经过TV信号处理，来完成彩色解码、图像中放、视放、伴音、遥控，使电路简化，功能增加，提高产品的可靠性。

    关键词：I2C总线、脉冲、E2PROM

    利用I2C总线设计应用程序，简化了硬件设计，使用户“傻瓜化”，在生产中，可以省掉一大半可调电位器，大大地简化了调整工艺，产品一致性好，提高了产品的可靠性，并且具有故障自检功能，能够缩短检修时间，提高检修率。

    一、CD2518彩电的I2C控制系统

    彩电的I2C总线的控制系统是由硬件电路和软件数据系统组成的，硬件电路是有主控微处理集成电路、存储器集成电路、被控单元功能集成电路、信号传输电路及电源供电电路组成；软件数据系统是由许多组具有特定含义的二进制编码构成的。CD2518彩电主要是由CPU LC863328、存储器AT24C08、TV信号处理器LA76810，伴音控制CD4052等集成块组成控制系统，以CPU为核心，存储器为记忆，I2C总线控制，来完成彩色解码、图像中放、视放、伴音、遥控；行、场扫描，应用数字滤波延时网络，把全部小信号处理集成到一块芯片中，使电路体积减少，功能其全。采用数字自动同步电路，得到稳定的场频信号，保证了隔行扫描的稳定性，提高自动化程度。用集成电路完成中放、视频检波，AFT等功能，使电路简化，给使用、调试带来更大的方便。存储器AT24C08协助CPU 完成全自动遥控系统，使得255个频道存储多制试（PAL、SECAM、B/G、D/K、NTSC等制试）具有多语言功能表示，拉幕式开关机、游戏及日历等功能，可以进行全自动搜索、半自动搜索、微调/手动搜索。其I2C总线控制示意图如下：   

    二、CD2518彩电的工作原理

    （一）、LC863328的工作原理

     它是全制式解码集成电路，由控制器和运算器组成的。控制器是用来同意指挥和控制微处理器工作的部件，接收来自存储器的逐条指令，进行指令译码，并通过定时和控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部的控制信息及CPU外部所需的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的各种操作。运算器是由运算/逻辑部位ALU、累加器ACC和暂存器，是用来执行算术运算和逻辑操作的部件。它有中断功能，对多个受控器实时控制对人们所编写的程序进行取指令、分析指令和执行指令，从存储器中读出控制数据，送往被控电路，通过I2C总线应用软件对各项指标进行调整，使图像恢复到最佳状态。

    CPU的I2C总线接口电路主要是由地址寄存器、移为位寄存器、串行数据寄存器、串行口控制寄存器、输入/输出通道选择器以及滤波器组成。移位寄存器以并行方式与数据寄存器相连，以串行方式与SDA相连，用于将并行数据串行数据并行输出，它的容量为9bit，能寄存一个待发送的8bit数据字节以及1bit答应ACK信号，由I2C总线控制电路产生和识别，从右到左移位发送数据，到达SDA由通道选择控制电路分配给SDA0、SDA1；串行口数据寄存器存放一个由CPU送来的8bit和刚收到的等待CPU度曲的数据字节；数据寄存器是根据这些数据判断I2C总线接口的运行状态，调用相应的操作处理程序模块，完成接口的数据传送操作；控制寄存器提供I2C总线输入输出通道选择、应答位选择、串行口时钟周期选择等功能；地址寄存器装入7位地址；输入滤波器具有I2C总线逻辑兼容的输入电平。

     彩电CD2518上的所有受控集成电路同挂在两条总线上与LC863328连接，通过软件脉冲数据传递控制信息，29脚串行数据线SDA与30脚串行时钟线SLC各自通过一个上拉电阻RP连接到电源正端，当总线空闲时，SDA、SCL必然保持高电平。

    LC863328中的27脚data数据线和28脚clock时钟线根据程序计数器PC中的值从存储器中读出现行指令，送到指令寄存器，再将指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质，在取出操作数后，按照操作码的性质对操作数进行操作，执行指令。22、23、24、25脚控制字符三基色信号的输出，其极性可编程；通过34脚接收遥控信号的输入，对整机信号参数进行调整。由14脚控制中放输入，在场回扫期进行一次性调整，使行PLL锁定；15脚控制AGC，来保证输出视频振幅不变；场、行信号从20、21脚输入，取得同步脉冲，使得在不同视频输入条件下，输出稳定的行、场偏转信号；用40、41、42脚来实现高频头频段的控制。

    (二)、AT24C08的结构与工作原理。

    AT24C08是可擦可写只读存储器，直接通过I2C总线中的SDA中的器件地址码变更，来变换读写功能。当串行时钟线SLC从6脚输入正边缘时钟信号时，数据进入每一个E2PROM期间，而在负边缘时钟时，数据从每个器件中输出；串行数据线SDA双向输送时，该5脚用漏极开路驱动，1、2、3脚作器件地址输入。

    AT24C08的结构主要是由E2PROM存储阵列几其X、Y向译码电路、电源泵/定时、串行多路调制器、数据寄存器和I2C总线控制逻辑的起始、结束、地址比较、串行控制、数据装入寄存器和输出、应答逻辑电路组成。电源泵的设置免除外设置的写入高压电源；数据寄存器保证了页写数据的装载空间；器件地址比较器用于辩识自己的从地址。

工作原理分四部分：

     （1）从地址选择

     AT24C08是I2C接口器件，按照Philips I2C接口器件地址分配具有地址1010。I2总线上挂接的存储器除了寻址字节（SLAR/W后）外，片内的存储空间地址采用了一个地址WORDADR字节的寻址，故片内寻址范围为256字节。AT24C08的存储空间为1K字节。

   （2）页写功能

     E2PROM写入时，总需要一定的写入时间（5~15ms），因此，在写入程序中无法连续写入多个数据字节。在E2PROM器件中设有一定容量的数据寄存器。用户一次写入E2PROM的数据字节不大于页写字节数时可按通常RAM的写入速度，装载至E2PROM中的数据寄存器中，随后启动自动写入定时控制逻辑，经过5~10ms，自动将数据寄存器中的数据同步写入E2PROM的指定单元中。AT24C08的页写字节数为16。

   （3）页地址空间的“翻卷”

    对应于页写字节数，数据寄存器分别有2、3、4位页地址。为字地址的地位部分。在写入时，写入数据按照字地址（WORDADR）的最低部分，定为在数据寄存器的页地址空间、数据寄存器地址的低位部分，溢出时不会向字地址的高位部分进位，这就造成写入数据在地址的“翻卷”。

   （4）数据操作格式

     1、E2PROM的写周期时序

    由于页写功能的设置，I2C总线对AT24C08操作只体现对其数据寄存器的装载操作，在数据装载完毕，E2PROM接收到I2C总线发送的停止位后，自动启动一个内部同步的写周期，将数据寄存器中的数据写入E2PROM阵列中，在这个内部写入周期中所有输入皆无效。写周期结束后AT24C08才允许对总线响应。写周期时序如图2

    （三）、LA76810的工作原理

     LA76810在I2C总线控制下，完成对图像、伴音中频信号、视频和扫描信号的处理，电视中频信号经LA76810的5、6脚输入后，经内部图像中频AGC放大器放大，PLL锁相环解调后产生视频信号和第二伴音中频信号，第二伴音中频信号经PLL电路进行调频解调、音频放大、音量控制后从LA76810的1脚输出音频信号提供给伴音功率放大电路。视频信号从46脚输出后再从44脚返回，经过PAL、NTSC制式解码处理、画质改善处理电路以及R、G、B矩阵解码电路从19、20、21脚输出R、G、B基色视频信号，送入视频放大器放大后，在彩色显像管阴极产生激励信号，完成彩色图像传送功能。LA76810的行、场扫描小信号产生是通过4MHZ时钟信号分频锁相完成的，不需外接行振荡晶体；视频信号经同步分离电路处理后，分别得到行、场同步信号，实现行、场扫描同步功能；产生的行、场激励脉冲信号分别从23脚输出场扫描激励信号，27脚输出行扫描激励信号。

     （四）、CD4052工作原理

       CD4052多路逻辑数字电路集成开关，用于选择与混合模拟信号和数字信号，控制端子的数字信号经逻辑电平变换后，可实现小的逻辑幅度切换大的信号幅度功能。CD4052的逻辑控制端为6、9、10脚，当6脚为低电平时，通过控制9、10脚电位变化使公共端子为13脚和3叫分别与其他脚位接通，达到信号选通的目的，当6脚为高电平时，无论9、10脚电位如何变化，13、3脚都不与其他脚位相通。

    三、CD2518彩电的功能

    1、 语言功能，屏幕显示的字符可以中英文切换。
    2、 日历功能，处于中文OSD显示时，将会出现农历，处于英文OSD显示时，则不出现农历。
    3、 游戏功能。
    4、 幸运选号操作，进入选号菜单后选中“选号范围”或选号数量，用音量功能键来改变设定值，由MCU随机选出号码。
    5、 选择超强接收功能。
    6、 彩色自动识别，根据需要选择不同制式、伴音等功能。
    7、 选择童锁、ZOOM、菜单背景等功能。
    8、 立体声、重低音或耳机选择功能。

   四、结束语

    利用I2C总线控制系统设计彩电，可以使线路板面积减小，控制功能增加，故障率低；软件取代硬件，消除了电位器老化、接触不良的故障隐患，使整机稳定性提高；功能模块的设计，十分方便地增加或减少单元功能电路，使得产品升级换代快；多重主控，使生产和检修调试自动化，提高了生产效率；数据的双向传输，消除了电路失控现象，使故障判断能力提高。