从USB到I²C的桥接

该电路提供直接I2电脑 USB 端口的 C 接口。USB转1线加密狗为PC提供1-Wire主控器，用于控制1-WireI/O扩展器。此 I/O 扩展器具有两个双向开漏端口，PC 可以写入和读取这些端口。通过在这两个端口上生成正确的逻辑信号，PC可以模拟I®2C 主控。

当您需要直接 I 时2C接口到您的PC，有几个选项可用。例如，PC的并行端口可以模拟I2C主机。然而，新PC通常缺少此端口，并且Windows的现代变体（Windows XP和Windows Vista）不允许轻松访问它。

更好的方法是使用USB端口，但该技术需要复杂的驱动程序，并且通常还需要微控制器，而微控制器又需要固件。不是你能在一个下午建造的东西！有许多商业版本可用，但它们并不便宜。另一方面，图1的电路可以快速构建，并且可以与LabVIEW和Visual Basic等多种编程语言一起运行。

图1.该电路提供I2计算机 USB 端口的 C 接口。

U1 （DS9490R）是一款USB转1线桥接器，为PC增加了一个1线主机。连接至1-Wire网络的1-WireI/O扩展器（U2、DS2413P）提供两个双向漏极开路端口，可通过U1由PC控制。这就是创建 I 所需的所有硬件2C 主控。

软件

对于缺少硬件的微控制器，I2C master，“位敲击”是实现软件 I 的行之有效的方法2C 主控。这是用于启用软件 I 的技术2此平台的 C 母版。

软件生成 I2通过控制 U2 的 PIOA 和 PIOB（引脚 6 和 4）的逻辑电平来发出 C 信号。例如，要创建起始条件，SDA 必须在 SCL 为高时从高过渡到低。将 SCL （PIOA） 驱动为高电平，然后将 SDA （PIOB） 驱动到高电平，然后将 SDA 拉低。因此，软件实现了 I2C 通过控制 PIOA 和 PIOB 来控制。DS2413数据资料中的流程图显示了这种PIO功能（图2）。

图2.PIO功能流程图，取自DS2413数据资料。

要更改PIO输出，必须首先通过ROM功能对器件进行寻址。该系统仅包含一个1-Wire从机，因此您可以使用“skip ROM”命令跳过复杂的寻址过程。然后，通过发送“5A”命令写入 PIO 输出锁存器。1-Wire I/O扩展器（U2）包括一个8位寄存器，其两个LSB连接到PIOA和PIOB。（其他六位不在乎。

为了更改逻辑状态，新数据将发送两次：一次按原样发送，一次反转。从机（U2）通过向主站返回“AA”命令来确认无差错接收，并通过发送新的输出状态来结束。整个序列现在可以重新开始，也可以通过1-Wire主机的复位中止。因此，您必须为每个输出更改传输四个字节（不包括跳过ROM和5A命令）。例如，您必须执行以下序列来生成 I2C 启动命令：

 

主模式	数据	评论
TX	（重置）	重置总线
RX	（存在）	DS2413 存在
TX	0xCC	跳过只读存储器
TX	0x5A	写入 PIO 寄存器
TX	0xFF	SCL=1 & SDA=1
TX	0x00	倒置数据
RX	0xAA	接收数据
RX	0x0F	返回输出状态
TX	0xFD	SCL=1 & SDA=0
TX	0x02	倒置数据
RX	0xAA	收到的数据
RX	0x2D	返回输出状态

 

类似的序列实现其他事件，如发送字节、确认和停止。

Maxim为DS9490提供软件驱动程序，以及支持Microsoft .NET平台的Windows1-Wire软件开发套件（SDK）。为了说明，我们可以实现一个 I2LabVIEW 中的 C master，使用 其 .NET 支持。这仅在安装支持.NET的1-Wire驱动程序时才有效。另一个先决条件是安装 Microsoft .NET 框架和 Visual J# 可再发行组件包。

为防止其他应用访问1-Wire网络，VI“I2C 初始化“（其中 VI 是 LabVIEW 术语，意思是 虚拟 仪器），初始化 U1 并 使 LabVIEW 独占 访问 1-Wire 网络 （图 3）。然后发出1-Wire复位，然后发出跳脉冲命令（CC），最后发出PIO写入命令（5A）。

图3.六“我2“C 初始化”初始化DS2413，之后即可接收I/O数据。

从站（U2）现在已准备好接受PIO的数据。六“I²C 时钟“将 SCL 线从低电平切换到高电平（图 4）。SDA可以设置高或低，VI返回SDA状态。您可以通过连续调用此函数 8 次（传输的每个位一个）来写入完整的字节。如果从站返回数据，则SDA由主站驱动高电平。为了传输“0”，从机可以将SDA拉低（这是可以的，因为PIOB是漏极开路输出）。由于U2会自动返回更新的输出状态，因此不需要特殊的读取操作（参见VI“Send I2C 字节“和”Get I2C 字节“）。

图4.六“I²C 时钟“将 SCL 从低切换到高。SDA可以设置为“I2C 写入“操作并读取”I2C 读取“操作。

VIs“I2C开始“，”I²C停止“和”I2C acknowledge“使用相同的结构来生成适当的SDA和SCL信号。通过组合这些VI，您可以对完整的I2C 读取或写入会话。为了说明通信会话（图5），我们读取实时时钟的寄存器0（DS1337）。然后，该设备以0x39应答，这是计算秒数的寄存器的内容。寄存器地址设置为0x00，从地址设置为0xD0，要读取的字节数设置为1。示波器图像（图6）显示了电路针对这些设置产生的信号。

图5.如何使用图1电路读取寄存器的示例。

图6.读取DS1337的寄存器0。S=开始，A=确认，Sr=重复启动，P=停止。从主到从是阴影;从奴隶到主人是白人。

由于软件开销很大，该电路产生信号的速率被限制在大约20bps。但是，这个想法可以用不同的编程语言实现。

审核编辑：郭婷