中文引用格式： 王芬芬，劉夢影，林玉成，等. 基于MCU的低功耗I2C總線控制器設計與實現[J]. 電子技術應用，2024，50(9)：77-82.
英文引用格式： Wang Fenfen，Liu Mengying，Lin Yucheng，et al. Design and implementation of a low-power I2C bus controller based on MCU[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(9)：77-82.
引言
隨著半導體產業(yè)的不斷發(fā)展，片上系統(tǒng)(System-on-Chip, SoC)技術得到了不斷的提高，SoC技術的概念是將多個擁有特殊功能的集成電路在一塊芯片上集成[1]。SoC設計的關鍵技術包括總線架構技術、IP核可復用技術、軟硬件協(xié)同設計技術、低功耗技術及SoC驗證技術等[2]。此外，隨著現代應用的復雜性和深亞微米技術[3]的發(fā)展應用，SoC提供多樣的通信功能和系統(tǒng)低功耗的設計已然成為芯片設計的必然的發(fā)展趨勢，且多樣的通信功能通過集成大量的IP來實現，因此IP核可復用技術、低功耗技術對芯片設計的規(guī)模和性能產生至關重要的影響。
通用的通信IP包括USART、SPI、CAN、I2C，USB等。其中，I2C總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式同步串行半雙工通信總線協(xié)議，用于連接微控制器及其外圍設備，由于其引腳少、可擴展性強，被廣泛應用于SoC領域[4]。近些年，國內對于I2C總線控制器的設計和應用方面展開了眾多研究。楊帆[5]通過深入研究APB總線協(xié)議和I2C總線協(xié)議，設計了一種帶APB(Advanced Peripheral Bus)接口的I2C總線控制器，經過FPGA驗證了該控制器能夠按照協(xié)議進行數據傳輸；陳世淼等[6]提出了一種適用于立方體衛(wèi)星的穩(wěn)定性高的I2C總線的多主多從設計，該設計能夠滿足立方體衛(wèi)星上的星務計算機與其他組件的基本通信需求；王輝[7]針對I2C在實際應用中經常遇到的總線死鎖情況，基于原理分析，總結出了一種解決方案，有效地提高了該總線設計的魯棒性；強小燕等[8]設計了一種帶DMA功能的I2C總線接口，通過DMA搬運I2C的傳輸數據以此來減輕MCU內核的工作量。
為滿足不同的應用場景和芯片特性要求，自主研制通用的通信總線接口具有重要的應用意義[9]。本文基于一款自主研發(fā)的MCU芯片，設計了一種低功耗I2C總線控制器，該總線控制器不僅能夠滿足I2C總線協(xié)議，支持主從模式、收發(fā)模式等協(xié)議包括的基本功能，利用本身的通信特性還可喚醒處于低功耗模式下的MCU系統(tǒng)，使芯片恢復正常工作。
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作者信息：
王芬芬，劉夢影，林玉成，楊金燁
（中科芯集成電路有限公司，江蘇 無錫 214072）
