I\(^{2}\)C总线控制的大屏幕彩电

飞利浦公司推出I\(^{2}\)C（INTER-IC）总线已有十多年了，90年代初，I2C总线才应用到彩电中。日本东芝公司的2518型、2918型等大屏幕系列彩电成功地实现了I\(^{2}\)C总线控制。目前国际上高档次的大屏幕彩电也正在向I2C总线控制的方向发展。

一般说来，大屏幕彩电应是高画质、高音质，并具有多功能、多制式。为了实现这些要求，在彩电设计方面要采取一系列措施，结果使外围电路十分复杂，元器件增多，生产调试困难。然而，采用了I\(^{2}\)C总线控制的大屏幕彩电使得各电路之间的连接变得很简单，省掉了控制系统中的许多I／O端口，减少了大量元器件和连接线，提高了整机的可靠性，降低了成本。由于I2C总线具有多重控制能力，这使得产品的调整和测试可以很方便地由生产线上的计算机来完成。在彩电中应用I\(^{2}\)C总线控制，这是彩电设计方面的一大突破。

近年来，国内有些电视机生产厂家，也相继把具有I\(^{2}\)C总线控制的大屏幕彩电投向市场。如北京牌64cm和74cm大屏幕彩电就是采用了I2C总线控制方式。下面简单介绍I\(^{2}\)C总线的基本概念及在大屏幕彩电中的实际应用。

I\(^{2}\)C总线目前已作为一种标准被广泛地接受，成功地应用在消费类电子产品、通信及电子工业产品上。飞利浦公司和世界上一些半导体器件制造厂家已能提供数百种与I2C总线兼容的器件。日本东芝公司也开发了应用于彩电方面具有I\(^{2}\)C总线接口的各种专用集成电路。

I\(^{2}\)C总线是一种双线双向的串行数据总线，具有多端控制能力。它有两条线，一条叫串行数据线（SDA），另一条叫串行时钟线（SCL）。总线上的各种器件或模块通过SDA和SCL两条线，并按照一定形式的约定进行信息的传输。I2C总线有下列特点：总线上信息的传输只需要SDA和SCL两条线；总线串行双向传输；I\(^{2}\)C总钱是多主控器总线；在总线上经常存在着生从关系；在总线上的每个器件以单一不同的地址用软件来存取；所有I2C总线兼容的器件都有标准的接口，这些器件之间经由总线可以互相直接通讯；连接到同一总线上的最多器件数只受总线电容最大值400pF限制；具有总线接口的各电路单元，可以直接在总线上接入或分离，因此，通过总线上某些电路单元的更新，可很方便地实现产品的升级换代。

在I\(^{2}\)C总线上为传输每一个数据比特位，都应产生一个相对应的时钟脉冲。且在时钟信号为高电平期间数据线上的数据必须保持稳定，时钟信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平才允许变化。I2C总线具有一定的数据传输格式，如图1所示。

在总线上数据是以字节传送的。输出到数据线上的每一个字节必须是8位（8比特长），但每一次传送的字节数不受限制。数据传输总是从最高有效位（MSB）首先发出，每一个被传输的字节后面必须跟随一个应答位，而与应答信号相对应的时钟脉冲由主控器产生。发送器在应答时钟脉冲期间，释放数据线，使其处于高电平状态，以便接收器在该位上发出应答信号。接收器在应答时钟脉冲期间，必须在数据线上输出一个低电平信号，使数据线稳定在低电平状态。

按图1数据传输格式，在总线上进行数据传输时，首先是由主控器发出起始信号（S），随后传送一个被控器的地址，该地址共7比特（1～7）位，第8位是读／写位，用来确定数据的传送方向，其中“0”表示主控器发送数据（写），“1”表示主控器接收数据（读）。第9位是应答位。被寻址的接收器每收到一个完整的字节后，就产生一个应答信号；如果接收器不对相应的被寻进行应答时，该接收器必须释放数据线，使其处于高电平。最后由主控器产生的终止信号P）结束每次的传输。

在总线的传输过程中，有两个特定状态，分别定义为起始状态和终止状态。当时钟线在高电平期间，数据线从高电平变化到低电平的这一状态叫作起始状态；而当时钟线在高电平期间，数据线从低电平变化到高电平的状态叫作终止状态。起始和终止状态，分别由主控器产生的起始信号（S）和终止信号（P）确定。在起始信号产生后，总线处于占用状态，终止信号产生一定时间后，总线处于空闲状态。

接入到总线上的各器件或模块，在进行数据传输时，根据它们的工作状态可分为主控发送器、主控接收器、被控接收器和被控发送器。一些智能电路如单片微控制器（MCU）可以处于上述的任一状态。而一些存储器（RAM或E\(^{2}\)P ROM）可以是被控接收器或被控发送器。但有些集成电路则只能是被控接收器。

当多个主控器同时去占用I\(^{2}\)C总线时，则仲裁过程将最终判定只允许其中的一个主控器占用总线。而被裁决失去总线主控权的主控器应立即关闭其数据输出，必须立刻进入被控接收器状态。

在北京牌64cm、74cm大屏幕彩电中均采用了I\(^{2}\)C总线控制。由于74cm彩电与64cm彩电是统一机心，因此，本文将以北京牌8340型64cm彩电（以下简称8340机）为例进行分析。

1.8340机的I\(^{2}\)C总线控制系统

8340机的I\(^{2}\)C总线结构如图2所示。

微机（CPU）及其外围电路（存储器、红外接收器等）组成的中心控制部分是8340机的控制中心。连接到I\(^{2}\)C总线上的所有集成电路都有约定的地址，数据的传输格式都符合I2C总线的规约要求。微机和各信号处理集成电路之间数据传输都是通过I\(^{2}\)C总线进行的。在该总线控制系统中的集成电路都具有I2C总线标准接口（译码器、D／A转换器等），因而不需要其他接口电路，这些集成电路可以直接挂在数据和时钟两条线上。

数据线和时钟线通过上拉电阻连接到5V正电源上。当总线空闲时，数据线和时钟线均为高电平。

在8340机总线控制系统中包括主控器和被控器。发送器和接收器。其中CXP80420微机作为主控器（主控发送器或主控接收器）；MPD6254CX存储器及TA8783N、TDA8415、 SAA5243等集成电路作为被控器（被控接收器或被控发送器）；TA8739P、TA8776N、TA8777N等集成电路只能作为被控接收器。

在本控制系统中，也可以把具有I\(^{2}\)C总线接口的调测仪器挂在I2C总线上，这样在生产线上能够很方便地进行整机调试，这些调整数据通过总线送到存储器中，从而实现了彩电出厂前的预调整。8340机有二个彩色图像预调设定值和一个手动图像设定值。由于在该系统中的每一个集成电路都是I\(^{2}\)C总线控制型，因此，使用遥控器通过总线控制，可以很容易地完成图像等多项内容的维修调整。这也是8340机所特有的功能。

（1）CXP80420：8位微机集成电路。64脚双行塑料封装。内含20kbytes只读存储器（ROM）和448bytes随机存储器（RAM），还有14比特的PWM信号输出。

该微机以电压合成方式进行频道选择控制。通过遥控器能够自动（或手动）搜索电台并记忆，可以预选40个频道。CXP80420微机通过I\(^{2}\)C总线对系统中的各信号处理集成电路进行控制。这些被控集成电路中都含有一些RAM，每个RAM又都有自己的地址（即被控器件中的副地址）。所有这些集成电路中的副地址也都受控于微机，显然，通过改变电路中的副地址，微机就可以从这些集成电路的RAM中写入或读出数据，从而控制了8340机的视频、音频、偏转、图文、A／V开关等全部控制系统。

（2）μPD6254CX：存储器集成电路。8脚双行塑料封装。它是4kbts可编程存储器（E\(^{2}\)P ROM），由518（字）×8（比特）组成。它可以作为被控接收器，通过I2C总线写入来自CXP80420微机的数据；也可以作为被控发送器通过总线发送数据由微机读取。

（3）TA8783N：彩色多制式V／C／D信号处理集成电路。64脚双行塑料封装。通过I\(^{2}\)C总线自动识别PAL/SECAM／NTSC彩色制式、4.43MHz／3.58MHz副载波和50Hz／60Hz场频，并对视频／色度／偏转处理等功能进行控制。

（4）TA8776N：电视声音处理集成电路。30脚双行塑料封装。音量，音调、平衡、环绕声电平等内容的调节都是通过I\(^{2}\)C总线进行的。

（5）TA8777N：电视A／V开关集成电路。36脚双行塑料封装。内含TV输入和4组外接A／V输入端口，声音有左、右输出端口，视频输出端口包括监视器输出和Y／C输出。通过I\(^{2}\)C总线控制，可以从中选择任一模式。TA8777N的地址是10010000。

I\(^{2}\)C总线控制功能包括：TV、AV输入模式选择、副载波4.43MHz／3.58MHz识别、黑白／彩色识别、抹音通／断、梳状滤波器通／断、PIF高通带有／无视频增益等。

由于该电路在8340机总线控制系统中，处于被控接收器状态，故只能接收经由总线来自主控发送器CXP80420微机的信息。

（6）TA8739P：电视偏转处理集成电路。16脚双行塑料封装。通过总线由微机CXP80420控制，以实现图像幅度、垂直线性、垂直中心、S校正、枕形失真、梯形失真等各种内容的调整。

（7）TDA8415：电视立体声／双伴音处理集成电路。20脚双行塑料封装。该电路具有集中滤波器和I\(^{2}\)C总线控制。TDA8415是被CXP80420微机控制通过I2C总线可以被写入或读出。

写入（接收主控发送器CXP80420传来的数据）有三个字节，其中第一个字节是主地址（10000100）、第二个字节是副地址、第三个字节是数据。读出（发送数据给主控接收器CXP80420）有地址（10000101）和数据两个字节。

（8）SAA5243：图文数据处理集成电路。40脚双行塑料封装。（SAA5243是标准的I\(^{2}\)C总线被控器。内含8kbyts静态RAM。它是具有“写”或“读”的被控器。

2．TA8783N、TA8776N、TA8739P电路数据传输格式：

（1）TA8783N集成电路

TA8783N的I\(^{2}\)C总线数据传输格式分为写入模式和读出模式。写入模式（主地址：10001000）如图3所示。

其中：S起始位；P终止位；A应答位；O写／读位；MSB最高有效位。

该写入模式是传送多字节的被控器接收格式。TA8783N通过I\(^{2}\)C总线接收由主控发送器CXP80420发送的数据。在TA8783N中有许多个RAM，在数据传输过程中，当依次改变每个RAM的地址（即TA8783N的副地址）时，跟随在副地址后面的相应的数据字节将依次被写入。读出模式如图4所示。其中：D\(_{0}\)～D7数据拉；S起始位；P终止位；LSB最低有效位；MSB最高有效位；A不应答位。

该读出模式是单字节的被控器发送格式。TA8783N通I\(^{2}\)C总线把数据传送到作为主控接收器的CXP80420中。

I\(^{2}\)C总线控制功能：在写入状态时，由微机CXP80420经由总线控制TA8783N中相应RAM的地址，完成各项控制功能。其中每一项控制功能都与一个副地址相对应。例如，00000000、00000001、00000010、00000011、00000100、00000101、00000110、00000111、00001000等9个副地址就依次对应色调调节、对比度调节、亮度调节、色饱和度、清晰度、水平位置、视频控制开关、彩色解调控制开关、测试模式开关等9个功能。

（2）TA8776N集成电路

TA8776N 在8340机总线控制系统中，它是作为被控接收器。在I\(^{2}\)C总线数据传输过程中，接收来自主控发送器CXP80420发出的数据。因此，该集成电路的数据传输格式只有写入模式。这是一种传送多字节的被控器接收格式。其数据传输格式见图3。TA8776N的主地址是10000000。

I\(^{2}\)C总线控制功能：由微机CXP80420通过I2C总线控制TA8776N中的每一个RAM的地址来完成各种控制功能。每一种控制功能也都有相应的副地址、（即RAM的地址）。例如：低音（00000001）、高音（00000010）、音量（00000011）、L－R电平（00000100）、L＋R（00000101）、平衡（00000110）、环绕声／DAC输入模式选择（00000111）、抹音（00001000）、滤波器调节（00001001）。

（3）TA8739P集成电路

TA8739P在该总线控制系统中，也是作为被控接收器，它的数据传输格式也是被控器接收格式，即只有一种写入模式。其数据传输格式见图3。TA8739P的主地址是10001100。

为了完成多种控制功能，在TA8739P中也有多个RAM。通过总线由主控发送器CXP80420控制各个RAM的地址。由于每项被控功能都与其中的一个副地址相对应，因而通过副地址的改变也就完成了不同的功能。

例如：00000010、00000011、……00001011二进制等十个副地址与十个被控功能依次对应，它们是：图像高度、垂直线性、S校正1、垂直位置、垂直幅度补偿、图像宽度 左——右枕形失真校正1、左——右枕形失真校正2、梯形失真校正、S失真校正2等。(王锡城 王晶)