采用I2C总线为控制系统的CD2518彩电的设计与实现

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。