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I\(^{2}\)C总线彩电的检修(1) I\(^{2}\)C总线彩电的控制特点

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编者按:随着电子技术的发展,I\(^{2}\)C总线技术在彩电中的应用也越来越广泛。彩色电视机使用了I\(^{2}\)C总线技术之后,彩电的电路结构和控制方法都发生了很大变化。随之而来的问题是:很多在常规彩电中使用的检修理念和检修方法对I\(^{2}\)C总线彩电不适用了,I\(^{2}\)C总线彩电中可能会出现以前在常规普通彩电中从来没有遇到过的新问题、新故障。很多维修人员希望对I\(^{2}\)C总线彩电的知识特别是控制原理有更多的了解,本文从1.I\(^{2}\)C总线彩电的控制特点;2.I\(^{2}\)C总线彩电的判别方法;3.I\(^{2}\)C总线彩电的检修诀窍;4.I\(^{2}\)C总线彩电的调整方法;5.I\(^{2}\)C总线彩电软件数据对彩电功能的影响,这五个方面进行介绍,希望对维修同行能有所帮助。

I\(^{2}\)C总线(I\(^{2}\)C BUS,Inter Integrated-circuit BUS),常见的中文译名有集成电路间总线或内部集成电路总线。由于它是一种全新的控制技术,其电路形式和控制方法均与普通彩电的控制系统电路不同,主要表现在如下几个方面。

一、 电路的基本形式和控制原理

1.I\(^{2}\)C总线是一种串行总线系统

微处理器CPU电路上的I\(^{2}\)C总线仅有两根线组成,一根串行时钟线(SCL),和一根串行数据线(SDA)。CPU利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。CPU电路是I\(^{2}\)C总线系统的核心,又称为主控CPU。所谓“主控”电路,就是在I\(^{2}\)C这个总线系统中,能够发出时钟信号和能够主动发出指令(数据)信号的电路,两条I\(^{2}\)C总线由CPU电路引出,彩电中所有需要由CPU控制的集成电路、组件电路、高频头等都可以挂接在I\(^{2}\)C总线上,而挂接在I\(^{2}\)C总线上的被控电路只能被动地接收主控电路发出的指令并作出应答。图1为I\(^{2}\)C总线大屏幕彩电的基本组成框图。这里我们可把I\(^{2}\)C总线系统比作一个小型的电话系统。CPU是主机(主控电路),由CPU引出的I\(^{2}\)C总线上挂接的其他被控集成电路、组件电路,高频头等可以看作是分机。在这个系统中,每一被控电路都被分配有一个唯一的电话号码(集成电路地址),并且只有CPU具有拨号功能,而被控电路没有拨号功能,它只有接收电话(接收CPU发出的指令和数据)和回答CPU问话(接收CPU指令和数据后的应答)的功能。这样如果CPU需要对I\(^{2}\)C总线上哪一电路进行控制时,只要拨通这一路的电话号码,然后对它发出指令就可以了。这里应注意,I\(^{2}\)C总线上挂接的被控集成电路、组件电路等的功能与普通彩电还是相同的,只不过这些被控集成电路IC需要增加I\(^{2}\)C总线接口电路。被控集成电路IC通过I\(^{2}\)C总线接口电路接收由CPU发出的控制指令和数据,实现CPU对被控集成电路IC的控制。

图1
图1 🔍原图 (850×408)

2.被控集成电路均设有I2C总线接口电路

为了通过I\(^{2}\)C总线与主控CPU进行通信,在I\(^{2}\)C总线上挂接的每一个被控集成电路中,都必须设有一个I\(^{2}\)C总线接口电路(见图2)。在接口电路中设有解码器,以便接收由CPU发出的控制指令和数据。由于在彩电中使用的集成电路多为模拟电路,因此在接口电路中还需要设有数/模变换器(D/A),CPU送来的数据经解码和D/A变换后,才能对被控集成电路执行控制操作。因此,被控集成电路IC比普通彩电的相应集成电路的引脚要多,起码有SCL引脚端和SDA引脚端。

图2
图2 🔍原图 (567×466)

3. I\(^{2}\)C总线属于双向总线系统

主控CPU可以通过I\(^{2}\)C总线向被控集成电路IC发送数据,而被控集成电路也可以通过I\(^{2}\)C总线向CPU传送数据,但被控集成电路是接收还是发送数据则是受主控CPU控制的。由于I\(^{2}\)C是双向总线系统,因此CPU可以对I\(^{2}\)C总线上所挂接的电路进行故障自检。

4. I\(^{2}\)C总线彩电中的存储器与普通彩电也有很大区别

I\(^{2}\)C总线彩电中的存储器存储着CPU对整机所有被控电路的控制数据和用户数据,而普通遥控彩电中的存储器只用来存储用户数据。所谓用户数据,包括预选节目数据和亮度、对比度等模拟量控制数据,这与普通遥控彩电存储器中存储的数据是相同的。而控制数据我们可以想象:在I\(^{2}\)C总线彩电中已将很多在普通彩电中使用的半可变电位器和控制开关都搬进了受控集成电路之中,控制数据就是将这些搬进受控集成电路中的“半可变电位器”的调整位置以及电子开关的通断情况记录下来的数据。当然,I\(^{2}\)C总线彩电中的控制数据还不仅仅是这些。从以上分析可知,在普通遥控彩电中,存储器发生故障(短路性故障除外)时,除记忆功能消失外,整机一般还能正常工作。但在I\(^{2}\)C总线彩电中,若存储器发生故障,则后果比普通遥控彩电要严重得多,一般来说,此时整机将完全不能工作。因为CPU对I\(^{2}\)C总线上所有被控电路的控制数据都存储在存储器中,每次开机时CPU都要从存储器中依次取出这些控制数据,然后选择被控电路,将控制数据传送到被选中的电路,以实现对被控电路的控制。这一控制过程与普通遥控彩电是相同的。但应特别指出的是,I\(^{2}\)C总线系统中的被控电路不像普通遥控彩电中的半可变电位器或开关具有存储数据或信息的作用,因此,每次开机时CPU都要从存储器中取出控制数据,送往被控电路。例如,CPU对亮度或对比度的控制,我们可以想像为在I\(^{2}\)C总线系统彩电中,已经将普通彩电中设置的半可变电位器搬进了被控集成电路中,CPU通过控制数据达到对半可变电位器的调整和控制,从而达到实现亮度或对比度等某一具体功能的控制。

二、 控制系统功能

1. 用户操作功能

用户对电视机的操作功能,如节目预选、音量、亮度、对比度、色度控制等一般操作均可通过CPU、I\(^{2}\)C总线和受控集成电路来完成。这项功能与普通遥控彩电的CPU所具有的功能是相同的。

2. 维修调整功能

对电视机各单元电路进行工作方式设定和调整的功能。普通彩电需要利用半可调电位器进行调整的项目,例如高放AGC、副亮度、副对比度、副色度、场幅、场线性、场中心、行幅、枕校白平衡及白平衡调整时关闭场扫描(普通彩电中的维修开关功能)等,在I\(^{2}\)C总线彩电中都可由维修人员进入专门的维修调整状态后通过遥控器或本机操作键来完成。也就是说,I\(^{2}\)C总线彩电的这项新功能,可以通过“软件”而省掉很多在普通彩电中大量使用的半可变电位器等“硬件”,这样可大大提高产品的可靠性。但正因I\(^{2}\)C总线的这项新功能,给维修人员带来了很多麻烦。

3. 故障的自检功能

由于I\(^{2}\)C总线具有数据双向传输功能,因此CPU可对I\(^{2}\)C总线的通信情况和被控电路的工作状态进行监测,并给维修人员提供故障自检的信息。

4. 生产自动化调整功能

也就是彩电生产时的自动化调整功能。采用I\(^{2}\)C总线的电视机,省去了大量半可变电位器,使调整工艺大大简化,且产品的一致性和质量大大提高,提高了产品质量和产量,降低了生产成本。其做法是,在生产电视机时,可将生产线上的计算机与电视机的I\(^{2}\)C总线相连,将最佳的调整数据传送到电视机的EEPROM电可控可编程存储器中,也可将标准数据固化在CPU的只读存储器(ROM)中。

另外,I\(^{2}\)C总线彩电电路图上一般标出总线类型和端口名称。根据需要和电视机功能强弱不同,以及I\(^{2}\)C总线上挂接的被控电路不同,在I\(^{2}\)C总线彩电的CPU上可以引出一组或多组I\(^{2}\)C总线。在引出多组I\(^{2}\)C总线的彩电中有飞利浦I\(^{2}\)C总线和ITT(国际电话/电报公司)I\(^{2}\)C总线,这两种I\(^{2}\)C总线在数据传输的结构上有区别。有的还有专门为存储器设置的I\(^{2}\)C总线。正因为I\(^{2}\)C总线彩电的CPU上可以引出多组I\(^{2}\)C总线,因此进行电路检查时不要忽视了对CPU可能配置的多组I\(^{2}\)C总线进行检查。还必须提醒一下,在看电路图时,一定要注意I\(^{2}\)C总线的端口名称的标注,一般有两种标注法:一是直接标注法,即在CPU电路图上直接标注I\(^{2}\)C总线端口,常使用的标注名称有,I\(^{2}\)C、I\(^{2}\)C、IIC以及I\(^{2}\)C(ITT)、SCL(ITT)、SDA(ITT),括号内的ITT表明这是ITT数据型I\(^{2}\)C总线;另一种是间接标注法,即在CPU的I\(^{2}\)C总线端口上不标注I\(^{2}\)C字样,而只标注I\(^{2}\)C总线的时钟线名称SCL和数据线名称SDA。有的机型(如部分索尼机型)在CPU的I\(^{2}\)C总线的时钟线端口标注CLK(时钟),数据线端口标注DATA(数据),而普通遥控彩电中却没有以上标注。

图3所示为长虹NC-6机心G2966彩电I\(^{2}\)C总线,其中第、的I\(^{2}\)C总线为ITT结构I\(^{2}\)C总线。

(杨位顺)