通过SerDes远端I²C接口访问16位I²C外设寄存器地址

本应用笔记介绍如何通过吉比特多媒体串行链路(GMSL) SerDes的远端I²C接口访问16位寄存器地址。

引言

Maxim吉比特多媒体串行链路(GMSL)串行器/解串器(SerDes)系列包括MAX9249、MAX9259、MAX9260、MAX9263和MAX9264，具有UART/I²C转换器，用于远端控制I²C接口外设。这些外设包括相机传感器、I/O端口扩展器、音频模/数转换器(ADC)和数/模转换器(DAC)，以及LED照明。

在GMSL数据资料和相关技术文件中，通过UART端口直接连接至电子控制单元(ECU)的一端被称为“本地端”，另一端被称为“远端”。

I²C外设接口是控制通道基本模式中的默认设置。GMSL系列SerDes只转换器件地址不同于GMSL串行器或解串器地址的UART数据包。UART/I²C转换器接收(比如)汽车ECU发出的UART读或写数据包，并将其转换为I²C主控制器协议。

I²C接口支持外设使用的多种不同格式，有或没有变址寄存器以及8为或16位变址寄存器地址均可，通过远端寄存器位I2CMETHOD (寄存器0x05位7)设置实现。

对于没有变址寄存器的外设：

设置I2CMETHOD = 1，按照标准GMSL UART协议发送读/写数据包。UART/I²C转换器将去掉读/写数据包中的8位寄存器地址，如图1所示。

图1. 命令模式(I2CMETHOD = 1)下UART和I²C之间的格式转换

对于采用8位变址寄存器的外设：

设置I2CMETHOD = 0，按照标准GMSL UART协议发送读/写数据包，如图2所示。

图2. 带有寄存器地址(I2CMETHOD = 0)时，UART和I²C之间的格式转换

对于采用16位变址寄存器的外设：

3.1. 写操作。设置I2CMETHOD = 1，按照标准GMSL UART协议产生写数据包。将16为变址寄存器地址置于数据的前2个字节，使字节的数量等于发送数据的原始数量加2。UART/I²C转换器将去掉标准写数据包中的8位寄存器地址，如图1所示。

例如，如果外设需要16位变址寄存器和8位数据，类似于：

假设device_address = 0x22，index_register_address = 0x3344，及data = 0x55。主控ECU需要将数据包0x79 + 0x22 + 0x00 + 0x03 + 0x33 + 0x44 + 0x55写入UART端口，然后读取来自UART端口的ACK字节，检查写操作是否成功。

0x79为同步字节，
0x22为带有写操作指示的器件地址，
0x00为虚拟字节，可为任意值；UART/I²C转换器在转换时将其删除，
0x03为字节数量，
0x33为16位变址寄存器地址的高位字节，
0x44为16为变址寄存器地址的低位字节，
0x55为8位数据。

UART/I²C转换器之后，数据包将变为：

3.2. 读操作。完成写操作需要2个UART数据包，1个写数据包后跟1个读数据包。写数据包设置变址寄存器地址，读数据包读取数据。

假设外设的器件地址和变址寄存器地址相同，需要读取1个数据字节，需按以下步骤进行：

设置I2CMETHOD = 1，
ECU发送写数据包0x79 + 0x22 + 0x00 + 0x02 + 0x33 + 0x44至UART端口，
ECU从UART端口读取ACK字节，
ECU发送读数据包0x79 + 0x23 + 0x00 + 0x01至UART端口，
ECU从UART端口读取ACK字节，
然后ECU从UART端口读取数据。

对于写数据包：
0x79为同步字节，
0x22为带有写操作指示的器件地址，
0x00为虚拟字节，可为任意值；UART/I²C转换器在转换时将其删除，
0x02为字节数量，
0x33为16位变址寄存器地址的高位字节，
0x44为16位变址寄存器地址的低位字节。

对于读数据包：
0x79为同步字节，
0x23为带有读操作指示的器件地址，
0x00为虚拟字节，可为任意值；UART/I²C转换器在转换时将其删除，
0x01为字节数量。

审核编辑：郭婷