类I2C介绍及应用注意事项

1简介

中微爱芯电子有限公司的许多显示驱动芯片采用了类I2C接口，客户可通过MCU与我司的显示驱动芯片进行通信，类I2C总线具有低功耗、抗干扰强、传输距离长等优点，相比于标准I2C，不需要寻址操作，操作更加简单。下面将对我司类I2C通信及注意事项进行说明。

2分类

类I2C接口有与标准I2C接口相同的start和stop信号，无从机地址，部分电路有与标准I2C接口相同的应答信号。主要分为以下两类：

无应答信号ACK位，以AiP1640、AiP33624、AiP33620等电路为例；

有应答信号ACK位，以AiP650、AiP1637等电路为例。

3通信介绍

（1）无应答信号的类I2C介绍

以AiP33624为例：

◆start和stop信号

start信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

stop信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

◆数据位的有效性规定

在进行数据传送时，在SCL的上升沿锁存数据，SCL为高电平期间，SDA线上的数据必须保持稳定，只有在SCL线上的信号为低电平期间，SDA线上的数据状态才允许改变，且SDA线上的数据不能在SCL为下降沿改变。

◆单字节通信

单字节通信中8个时钟一个周期，高位在前。

◆多字节通信

在多字节通信时，第一个字节为指令，第二个字节开始是RAM的数据。第二个字节开始，数据会从地址0x00开始，依次存入RAM中。

（2）有应答信号的类I2C介绍

以AiP650为例：

AiP650电路与AiP33624相比，有相同的start、stop信号和数据位有效规定。AiP650在传输数据的过程中，在时钟线的第九个时钟，芯片内部会产生一个应答信号ACK将DIO管脚拉低。无论是命令写入或者是数据写入读出时，在一个8位字节后的第9位都是ACK信号输出。

4常见问题及处理办法

（1）ACK半高问题

◆ 常见不良现象

在有ACK应答信号的通讯波形中，会发现ACK信号存在“半高波形”，严重的会影响信号识别，例如AiP650电路应用中会存在ACK“半高”导致无显示问题。

◆原因 

若读取ACK时主控未将SDA端口设置为输入，而是保持为高电平输出，AiP650会在ACK应答时会返回低电平，因此会造成电平冲突存在半高波形，严重时甚至影响功能。

若读取ACK信号时将SDA设为输入状态后，又通过指令SDA端口置高，同样造成电平冲突存在半高波形，导致ACK信号出现异常。

◆改善措施

在读取ACK时，需将主控的SDA端口设置为输入模式，建议设为高阻输入。

（2）初始化处理

◆常见不良现象

初始化第一条指令未识别，导致功能异常。例如AiP33624方案中曾出现第一条指令全局亮度未识别，导致整体亮度偏暗。AiP5908、AiP5916等电路需要注意此问题。

◆原因

初始化可能存在如下两个状态：

当执行端口初始化程序时，为了执行子函数，在子函数运行前将SCL和SDA的端口置低，但该操作误写入一个start信号，如下图所示。

整机上电时，MCU端口电平可能处于不可控状态，此时的SCL、SDA电平则有可能在通信初期识别为start信号，如下图所示。

前两种状态均在正常指令前多一个异常start信号，即：出现连续两个start信号。当识别第一个start信号时，总线被占用，后一个start信号则被识别为数据信号，导致第一条指令识别错误。常见的异常波形如下所示：

◆改善措施

建议上电后第一条指令或初始化部分写2遍，做好防错机制，避免信号识别错误，增强抗干扰能力。

可在第一条指令前增加1个结束信号，以释放通信总线。

（3）时钟频率注意事项

由于频率越快越容易受到干扰，建议时钟频率保持在1MHz以下，若说明书有特殊说明，请参照说明书。如AiP33624、AiP33620、AiP33616说明书注明建议时钟频率大于100KHz。

（4）AiP33624系列通信注意事项

在对AiP33624（AiP33620、AiP33616）电路进行通信时，第七个时钟和第八个时钟不可暂停通信。

上图所示标注时段，不管是从“指令→RAM数据”或“RAM数据→RAM数据”，从一组通信数据的第7个时钟开始，到下一组通信数据的第1个时钟上升沿期间，内部显示地址总线将被通信接口模块占用，此时将暂停显示。因此如果主机在第7和第8个时钟时暂停通信，会导致显示暂时关闭。

（5）推荐外围接法

建议通讯端口串联220Ω电阻，接100pF对地电容，10K上拉电阻，增强抗干扰能力；建议靠近IC放置。

（6）初始化中显示RAM区处理

在上电完成后，需对所有的显示RAM进行数据写入，然后再开显示，避免因显示RAM数据未清导致的显示异常。

（7）SDA、SCL边沿问题

◆常见不良现象

SDA在SCL的上升沿变化时，容易导致数据识别错误。

◆原因

SDA在SCL的边沿变化，SDA与SCL边沿存在交叉，若交叉点位于翻转电平附近，易受干扰导致数据识别错误。如图所示：

◆改善措施

建议SDA在SCL低电平变化，避免在SCL边沿变化，增强抗干扰能力。

　　审核编辑：汤梓红