USB总线转I2C总线接口芯片说明

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1、USBIO Tech. Dev. Co., Ltd. WWW.USB-I2C-SPI.COM USB2I2C US总线转I2C总线接口芯片 USB2I2C-S/T 中文手册版本：3.0A http:/www.usb-i2c- 1、USB2I2(概述 USB2I2C是一个USB、线的转I2C总线的专用接口芯片。通过USB2I2C芯片用户可以非常方便地实现PC 机US总线和下位机端各种I2C/IIC设备(如，ATME公司的AT24CX系列EEPRQMI2C总线8位并行IO口扩 展芯片 PCF8574/JLC1562 I2C接口实时时钟芯片 DS1307/ PCF8563SD200

2、0D/M41T80/ME901/ISL1208/ ； I2C 数据采集 AD(芯片MCP3221 (12bitADC)/ADS1100( 16bitADC)/ADS1112 (16bitADC)/MAX1238( 12bitADC) /MAX1239( 12bitADC)； I2C接口数模转换 DA(芯片DAC5574(8bitDAC) /DAC6573 (10bitDAC)/DAC8571 (16bitDAC)/ ； I2C接口温度传感器 TMP101/TMP275/DS1621/MAX6Q2等)之间的通信。 USB2I2C芯片上位机PC端提供简单易用的USBIOX.DL动态库调用，可

3、以方便地被 VB VC Delphi等 上位机开发工具调用。相关例程在公司网站 http://www.usb-i2c-spi.eom/c n/dow n.htm 可以找到，您也 可以通过代理商或经销商得到这些例程。 2、USB2I2C功能特点 ? 2.1.概述 ? •全速US设备接口，兼容USBV2.Q ? •直接实现I2C总线与上位PC机的连接，无需辅助MCU ? •片内置了 USBt拉电阻，UD和UD引脚可直接连接到PC机USB、线上。 ? •外围元器件只需要一个12M晶体和两个电容。 ? •作为I2C总线的Host/Master主机端。 ? • I2C接口提供SCI和

4、SDAI号线， 支持SCI时钟4种不同传输速度： 20KHz/100KHz/400KHz/750KHz ? •可以通过外部的低成本串行EEPROM义厂商ID、产品ID、序列号等。 ? •低成本，SOP-2封装和小型的SSOP-2封装。 ? 2.2.注意 ? •由于是通过USB专换的接口，所以只能做到应用层兼容，而无法绝对相同。 3、USB2I2C引脚及封装 1 c i<Trj vcc NC hip 28： 3 ：6 J NC SCL SDA %T

5、厂 T17 25 1 ACT MP 20 5 nV. NC. hi广 24 2 vCC XTP 19 6 Klf"* IS 7 TNT KTr-" rm ■心 4 fxV-. 17 a Nr LM NC/D5 咼广 1、JL 21 INT SSOP30 NC. 16 9 nV-. 1 p-3 20 J5 10 I LB r m 19 7 i 5 UIX TTHi 詡UFk 14 II | Mi-"

6、 TM IS R ML- vcc GND 一； 12 GND YT NC D2 NC DI 17 VI 12 \3 16 [0 Al xo II 14 VA 15 封装形式 塑体宽度 引脚间距 封装说明 订货型号 SOP-28 7.62mm 300mil 1.27mm 50mil 标准的28脚贴片 USB2I2C-S SSOP-20 5.30mm 209mil 0.65mm 25mil 超小型20脚贴片 USB2I2C-V 4、引脚及功能说明 4.1.

7、 —般说明 USB2I2C-X采用SSOP-2密脚封装，是USB2I2C-S勺简装版，两者相同名称的引脚具有相同的功能。 下面的引脚说明针对SOP-2封装的USB2I2C-S除了引脚号不同之外都适用于USB2I2C-V 4.2. 标准引脚 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 1 ACT 输出 US设备配置完成状态输出，低电平有效 2 RSTI 输入 外部复位输入，咼电平有效，内置下拉电阻 9 V3 电源 3.3V供电时连接VC（外部电源， 在5V供电时外接0.01uF 退耦电容 10 UD+ 双向三态 直接连到USB、线的D+数据线，内置上拉电阻 1

8、1 UD- 双向三态 直接连到USB、线的D-数据线 12 GND 电源 公共接地端，直接连到USB、线的地线 13 XI 输入 晶体振荡的输入端，需要外接晶体及振荡电容 14 XO 输出 晶体振荡的反相输出端，需要外接晶体及振荡电容 28 VCC 电源 正电源输入端，需要外接0.1uF电源退耦电容 4.3. I2C总线功能引脚（适用于USB2I2C-S^ USB2I2C-V芯片） 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 7 INT 输入 中断请求输入，上升沿有效，内置上拉电阻 23 SDA 开漏输出及输入 I2C总线数据输入输出，

9、内置上拉电阻 24 SCL 开漏输出 I2C总线时钟输出，内置上拉电阻 26 RST 输出 复位输出，低电平有效 其它引脚 NC. NC. 不用 5、功能说明 本手册中的数据，后缀B为二进制数，后缀H为十六进制数，否则为十进制数。 5.1. 硬件说明 USB2I2C芯片的所有类型为三态输出的引脚，都内置了上拉电阻，在芯片复位完成后作为输出引脚， 而在芯片复位期间三态输出被禁止，由内置的上拉电阻提供上拉电流。如果必要，外部电路可以在电路 中再提供外置的上拉电阻或者下拉电阻，从而设定相关引脚在 USB2I2C芯片复位期间的默认电平，外置 上拉电阻或者下拉电阻的

10、阻值通常在 2KQ〜5KQ之间。 USB2I2C芯片的ACT引脚用于US设备配置完成状态输出。当US设备尚未配置或者取消配置后，该引 脚输出高电平，当US设备配置完成后，该引脚输出低电平。 ACT引脚可以外接串了限流电阻的发光二级 管LED用于指示US设备的配置完成状态。 USB2I2C芯片内置了 USBt拉电阻，UD和UD引脚应该直接连接到US总线上。 USB2I2C芯片内置了电源上电复位电路。RSTI引脚用于从外部输入异步复位信号；当 RSTI引脚为高 电平时，USB2I2C芯片被复位；当RSTI引脚恢复为低电平后，USB2I2C会继续延时复位20m左右，然后进 入工常工作状态。为了

11、在电源上电期间可靠复位并且减少外部干扰，建议在 RSTI引脚与VC（之间跨接一 个容量为0.47uF左右的电容。 USB2I2C芯片正常工作时需要外部向XI引脚提供12MH的时钟信号。 一般情况下，时钟信号由USB2I2C 内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在 XI和XC引脚之间连接一个12MH的晶体，并且 分别为XI和XOn脚对地连接振荡电容。 USB2I2C芯片使用5V电源电压时，V3引脚应该外接容量为0.01uF左右的电源退耦电容。3.3V供电时 外部电源VCC直接连接V3引脚。 5.2. 功能配置 USB2I2C芯片可以通过配置连接外部的串行 EEPROM片，

12、通过EEPROM片定义芯片功能、厂商ID、 产品ID等。配置芯片应该选用7位地址的24CX系列芯片，例如：24C01A 24C02 24C04 24C16等。其 特点是：可以灵活地定义芯片功能和US产品的各种常用识别信息。通过Win dow下的工具软件 USB2I2CCFG.EXE公司网站可以找到，您也可以通过代理商或经销商得到），可以随时在线修改串行 EEPROM的数据，重新定义USB2I2C芯片的各种识别信息。 一般情况下，复位后USB2I2CT先通过SCI和SDAH脚查看外部配置芯片中的内容。 下表是外部串行EEPROM置芯片中的内容。 字节地址 简称 说明 默认值

13、00H SIG 外部配置芯片有效标志，首字节必须是 53H,其它值则配 置数据无效，使用直接组合配置 53H 02H CFG 芯片的具体配置，参考下表按 位说明 USB2I2C-S FEH USB2I2C-V FAH 03H （保留单元，必须为00H或者0FFH 00H 05HH 04H VID VendorID,厂商识别码，咼字节在后，任意值 4348H 07HH06H PID ProductID，产品识别码，咼字节在后，任意值 55??H 09HH08H RID ReleaseID，产品版本号，咼字节在后，任意值 0100H 17HH

14、10H SN SerialNumber，产品序列号字符串，长度为8 12345678 其它地址 （保留单元） 00H或 FFH 6、参数 6.1.绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏） 名称 参数说明 最小值 最大值 1 单位 TA 工作时的环境温度 -20 70 C \ TS 储存时的环境温度 -55 125 VCC 电源电压（VC（接电源，GN接地） -0.5 6.5 V VIO 输入或者输出引脚上的电压 -0.5 VCC+0.5 V 6.2.电气参数（测试条件：TA=25C,

15、VCC=5V不包括连接US总线的引脚） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 VCC 电源电压（V3引脚不连VC（引脚） 4.5 5 5.3 V ICC 工作时总电源电流 15 30 mA ISLP US挂起时的总电源电流 0.5 mA VIL 低电平输入电压 -0.5 0.7 V VIH 高电平输入电压 2.0 VCC+0.5 V VOL 低电平输出电压（4mA吸入电流） 0.5 V VOH 高电平输出电压（4mA输出电流）（芯片 复位期间仅100uA俞出电流） VCC-0.5

16、 V IUPs SCI和SDAH脚的高电平输出电流 100 200 500 uA IUP 内置上拉电阻的输入端的输入电流 40 80 160 uA IDN 内置下拉电阻的输入端的输入电流 -50 uA VR 电源上电复位的电压门限 2.3 2.6 2.9 V 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 FCLK XI引脚的输入时钟信号的频率 11.98 12.00 12.02 MHz TPR 电源上电的复位时间 20 40 mS TRI 外部复位输入的有效信号宽度 100 nS

17、 TRD 外部复位输入后的复位延时 30 mS 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 TWA 接收应答ACK勺低电平有效宽度 100 nS TAK 接收应答ACI上升沿到STB有效 400 nS 7、应用设计 7.1.基本连接（图1） I2C总线支持多个设备的地址识别，采用数据流方式读写数据，支持一次读写较大的数据块。USB2I2C 的两线串口支持20KHz/100KHz/400KHz/750KH的速度，与具有硬件两线串口的设备连接时可以选择较高 的速度，与软件模拟两线串口的单片机连接时只能选择较低的速度（例如

18、2OKH0。 图1中使用电阻R4强制ACT引脚在USB2I2C功能配置期间为低电平，从而禁止 USB2I2C配置时访问2 线同步串口而影响总线上的其它设备，如果不需要 LED显示，那么可以省去电阻R3和发光管L2,并且可 以将R4接RST端改为接GND P7是US端口，USB、线包括一对5V电源线和一对数据信号线，通常，+5V电源线是红色，接地线是 黑色，D+言号线是绿色，D-信号线是白色。USB、线提供的电源电流最大可以达到500mA 一般情况下， USB2I2C芯片和低功耗的US产品可以直接使用USB、线提供的5V电源。如果USB"品通过其它供电方式提 供常备电源，那么USB

19、2I2C也应该使用该常备电源，如果需要同时使用 US总、线的电源，那么可以通过阻 值约为1 Q的电阻连接USB、线的5V电源线与US产品的5V常备电源，并且两者的接地线直接相连接。 C13和C14是独石或高频瓷片电容，C13容量为1000pF到0.01卩F,用于USB2I2C内部电源节点退耦， C14容量为0.1卩F,用于外部电源退耦。晶体X3电容C11和C1狎于时钟振荡电路。X3的频率是12MHz C11和C12是容量为15pF的独石或高频瓷片电容。 如果US产品使用USB、线的电源，并且在VC与GN之间并联了较大的电容C15,使得电源上电过程 较慢并且电源断电后不能及时放电，那么 US

20、B2I2C将不能可靠复位。建议在RSTI引脚与VC之间跨接一个 容量为0.47卩F的电容延长复位时间。 在设计印刷线路板PCE时，需要注意：退耦电容C13和C14尽量靠近USB2I2C勺相连引脚；使D+和D-信 号线贴近平行布线，尽量在两侧提供地线或者覆铜，减少来自外界的信号干扰；尽量缩短 XI和XC引脚相 关信号线的长度，为了减少高频干扰，可以在相关元器件周边环绕地线或者覆铜。 限流电阻R5是可选器件，通常被省去。 USBIO Tech. 第4页 2006-12-16 图1 7.2.I2C总线介绍 I2C总线的主要引脚包括SC引脚、SDA\脚。SCI用于单向输出

21、同步时钟，开漏输出且内置上 拉电阻，SD/用于准双向数据输入输出，开漏输出及输入且内置上拉电阻。 I2C总线的基本操作元素包括：起始位、停止位、位输出、位输入。起始位定义为当 SD的高电平时， SCI输出下降沿（从高电平切换为低电平）。停止位定义为当 SD的高电平时，SCI输入上升沿（从低电 平切换为高电平）。位输出定义为当SCI为低电平时，SDAt出位数据，然后SCI输出高电平脉冲。位输 入定义为SCI输出高电平脉冲，在下降沿之前从SDAt入位数据。字节输出定义为8个位输出及1个位输入 用于应答。字节输入定义为8个位输入及1个位输出用于应答。2线串口的数据输入和输出以字节为单位， 每个

22、字节含8个位，高位在前。 USB2I2C支持常用的I2C/IIC设备（如，ATME公司的AT24CX系列EEPRQMI2C总线8位并行10口扩展 芯片 PCF8574/JLC1562 I2C接口实时时钟芯片 DS1307/ PCF8563/SD2000D/M41T80/ME901/ISL1208/ ； I2C 数据采集 AD（芯片MCP3221 （12bitADC）/ADS1100（ 16bitADC）/ADS1112 （16bitADC）/MAX1238（ 12bitADC） /MAX1239（ 12bitADC）; I2C接口数模转换 DA（芯片DAC5574（8bitDAC） /DAC

23、6573 （lObitDAC） /DAC8571 （16bitDAC）/ ； I2C接口温度传感器 TMP101/TMP275/DS1621/MAX6625等）之间的通信。 &上位机端的软件设计 在计算机端的Window操作系统下，USB2I2C勺驱动程序USBIOX.SY和动态链接库USBIOX.DLL 向应用程序提供了应用层接口， 包括：设备管理API、I2C总线数据传输API、中断处理API。有关API 参数的说明请参考USBIOX.H主要API如下。 8.1. 设备管理API USBIO_OpenDevice（〃打开USB2I2（设备，返回句柄，出错则无效 UL

24、ONGilndex）;//指定USB2I2（设备序号,0对应第一个设备将USB2I2C乍为设备，使用前必须先打开， 然后才能使用 USBIO_CloseDevice （// 关闭 USB2I2C设备 ULONGiIndex）;//指定USB2I2（设备序号用完USB2I2C后，或者应用程序退出前，应该关闭 USB2I2C设 备 USBIO_SetDeviceNotify （//设定设备事件通知程序 ULONGiIndex,//指定USB2I2（设备序号,0对应第一个设备 PCHARiDevicelD,//可选参数,指向字符串，指定被监控的设备的ID,字符串以\0终止 mPUSB2l2

25、C_NOTIFY_ROUTINEiNotifyRout in e）;// 指定设备事件回调程序 USBIO Tech. 第5页 2006-12-16 USBIO Tech. Dev. Co., Ltd. WWW.USB-I2C-SPI.COM USB2I2C 用于应用程序监控USB2I2（设备的插拔事件，确保应用程序随时知道 US设备是否存在，防止在US设备 拔出后收发数据，并及时响应US设备的插入 USBIO_GetStatus （//通过USB2I2（直接输入数据和状态，类似的 API还有USBIO_Getlnput ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备

26、序号 PULONGiStatus）;//指向一个双字单元，用于保存状态数据 获取的状态数据中： 位10对应USB2I2C勺INT#引脚，位11对应USB2I2C勺SLCSI脚，位23对应USB2I2C 的SDAH脚 USBIO_SetOutput （//设置USB2I2C勺I/O方向,并通过USB2I2C直接输出数据//谨慎使用该API，防止修改 I/O方向使输入引脚变为输出导致与其它输出引脚之间短路而损坏 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 ULONG iEnable, //数据有效标志 ULONG iSetDirOut, //设置I/O方向，位清0

27、则对应引脚为输入，位置1则对应引脚为输出 ULONG iSetDataOut）; //输出数据，如果I/O方向为输出，那么位数据将通过引脚输出 上述的I/O方向和输出数据以32位数据表示，其中：位10对应USB2I2C勺INT#引脚；另外，以下引脚只能 输出，不考虑I/O方向： 位16对应USB2I2C勺RESET引|脚， 位18对应USB2I2C勺SC引脚， 位29对应USB2I2C 的SDAH脚 8.2. 中断处理API USBIO_SetIntRoutine （//设定中断服务程序 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 mPUSBIO_INT_ROUTIN

28、EiIntRoutine）;//指定中断服务程序,为NUL则取消中断服务 设置USB2I2C勺中断服务程序，iIntRoutine 是一个符合mPUSBIO_INT_ROUT格式的子程序，当USB2I2C 的INT#引脚出现上升沿时，DLL自动调用iIntRoutine ,并向其提供一个引脚状态参数， 引脚状态参数中, 位为1则说明对应的引脚为高电平，位为0则说明对应的引脚为低电平。 例如：主程序 main{ USBIO_OpenDevice（0）;〃打开设备，针对0#设备，如果有多个，可以计数 USBIO_Set In tRouti ne（0,myl nterruptEve nt

29、）;〃 设置中断服务程序 …… 读写数据，或者在接收到中断服务程序的通知后处理中断 USBIO_CloseDevice（0）;〃 用完后关闭设备 } 中断服务程序，当USB2I2C勺INT#引脚出现上升沿时，DLL会自动调用该子程序 voidCALLBACKmyl nterruptEve nt（u nsig nedlo ngP in Status） {if（P in Status&mStateBitERR）pri ntf（ “发生中断时 ERR# I 脚为高电平”）; elseprintf（ “发生中断时ERR#I脚为低电平”）;…… 自己处理或者通知主程序处理 } 8

30、.3.I2C总线数据传输API USBIO_Readl2Q〃从两线串口读取一个字节数据，仅适用于 7位地址的设备 ULONG ilndex, // 指定USB2I2（设备序号 UCHAR iDevice, //低7位指定设备地址 UCHAR iAddr, // 指定数据单元的地址 PUCHAR oByte）; //指向一个字节单元，用于保存读取的字节数据 USBI0_Writel2C （//向两线串口写入一个字节数据，仅适用于 7位地址的设备 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 UCHARiDevice,//低7位指定设备地址 UCHARiAddr,/

31、/指定数据单元的地址 UCHARiByte）;//待写入的字节数据 USBIO_WriteRead（〃执行数据流命令，先输出再输入 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 ULONGiWriteLength,//写长度,准备写出的长度 PVOIDiWriteBuffer,// 指向一个缓冲区,放置准备写出的数据 ULONGiReadStep,//准备读取的单个块的长度，总长度为（iReadStep*iReadTimes） ULONGiReadTimes,/准 备读取的次数 PULONGoReadLength,//旨向长度单元，返回后为实际读取的长度 PVO

32、IDoReadBuffer）;//指向一个足够大的缓冲区，用于保存读取的数据 先输出数据再输入数据，执行数据流命令，适用于同步串口等。 USBIO_SetStream（〃设置同步串口流模式 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 ULONGiMode）;//指定模式，见下行 //位1位0:I2C速度/SCL频率,00=低速20KHz,01=标准100KHz,10=快速400«缶,11=高速750KHz其它 保留,必须为0 USBIO_Streaml2C（〃处理两线串口的数据流，适用于所有两线串口的设备 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2

33、（设备序号 ULONGiWriteLength,//准备写出的数据字节数 PVOIDiWriteBuffer,// 指向缓冲区，放置准备写出的数据，首字节是设备地址及读写位 ULONGiReadLe ngth,//准备读取的数据字节数 PVOIDoReadBuffer）;//指向缓冲区，返回后是读入的数据对两线串口设备进行操作。 例如，从24C25外3200H开始的地址读出256字节的数据： UCHAROutBuf[5] ,ln Buf[300];// 待写数据缓冲区，读出数据缓冲区 OutBuf[0]=0xA1;OutBuf[1]=0x32;OutBuf[2]=0x00;〃 待

34、写数据：设备地址及单元地址 USBIO_Streaml2C（0,3,OutBuf,256,l nBuf）;// 针对 0#设备处理两线串口的数据流 USBIO_ReadEEPROM从EEPRO中读取数据块，速度约56K字节 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 EEPROM_TYPEiEepromID指 定 EEPROM# ULONGiAddr,//指定数据单元的地址 ULONGiLength,//准备读取的数据字节数 PUCHARoBuffer）;//指向一个缓冲区，返回后是读入的数据读写EEPROMAPI支持从24C0倒24C16和 从24C32到24C409啲各种型号的EEPRO存储器。 USBIO_WriteEEPROM/ 向 EEPROM写入数据块 ULONGiIndex,// 指定 USB2I2（设备序号 EEPROM_TYPEiEepromID指 定 EEPRO型号 ULONGiAddr,//指定数据单元的地址 ULONGiLength,//准备写出的数据字节数 PUCHARiBuffer）;//指向一个缓冲区，放置准备写出的数据 有关USBIOX.DL中各个API的使用实例请参考USB2I2C评估板资料中的各个源程序及例子。 USBIO Tech. 第8页 2006-12-16