编者按：I\(_{2}\)C总线彩电采用软件控制技术，其电路结构、调整方法及维修方法均与普通彩电有所不同，为了让广大读者能及时了解这方面知识，本文从I\(_{2}\)C总线基本概念出发，深入剖析I\(_{2}\)C总线控制原理及I\(_{2}\)C总线彩电的检修方法，全文共含四方面内容：1、I\(_{2}\)C总线系统的基本结构及控制特点；2、I\(_{2}\)C总线彩电的结构及总线连接方式；3、I\(_{2}\)C总线彩电的调整；4、I\(_{2}\)C总线彩电检修技巧。希望这四方面内容能对广大读者有所帮助。+
总线一词源于计算机，意指计算机中用来传输信息的公共通道。随着电子技术的不断发展，它被逐步用于家电领域。目前，在家电领域中独树一帜的是I\(^{2}\)C总线，它以强大的控制能力和奇妙的电路结构，而得到各生产厂家的青睐。
I\(^{2}\)C总线是英文Inter Integrated Circuit Bus的缩写，常译为内部集成电路总线，或集成电路间总线。日本索尼公司、国际电话/电报（ITT）公司及荷兰飞利浦公司都成功地开发出了自己的I\(^{2}\)C总线，其中以飞利浦总线在彩电、录像机、影碟机等家电产品中应用最为广泛，ITT总线在家电产品中稍有应用，索尼总线尚未用于家电领域中。
一、I\(^{2}\)C总线系统的基本结构
在I\(^{2}\)C总线系统中，总线仅由两根线组成，一根叫串行时钟线（Serial Clock Line），常用SCL表示，另一根叫串行数据线（Serial Data Line），常用SDA表示，它们均从CPU上引出，其他电路单元均挂在这两根线上，电路形式如图1所示。在I\(^{2}\)C总线系统中，只有CPU拥有总线控制权，因而又称CPU为主控器，而其他电路皆受CPU的控制，故将它们统称为被控器。主控器既能向总线发送时钟信号，又能积极地向总线发送数据信号和接收被控器送来的应答信号。数据传送的起止时间及传送速度也要由主控器来决定。被控器不具备时钟信号发送能力，但能在主控器的控制下完成数据信号的发送，它所发送的数据信号一般是应答信息，以将自身的工作情况告诉CPU。CPU利用SCL线和SDA线与被控电路之间进行通讯，进而完成对被控电路的控制。
因I\(^{2}\)C总线只由两根线组成，这就决定了其数据传送方式是串行式（即一位一位地传送），这种串行总线虽没有并行总线的输入/输出能力，但能使电路之间的连接变得简单，还能有效地减少微处理器的控制脚。
在彩色电视机中，一个完整的I\(^{2}\)C总线系统至少含有CPU、存储器和小信号处理器，因此常称这三个电路为I2C总线系统中的核心电路。
I\(^{2}\)C总线彩电的CPU不同于普通彩电的CPU，其内部设有ROM，ROM中固化有本机的控制数据（软件），因而它是一个硬件与软件的有机结合体。
I\(^{2}\)C总线彩电中的存储器也不同于普通遥控彩电的存储器，普通遥控彩电的存储器只用来存放用户信息（如节目号信息、波段信息、模拟量控制信息、声音控制信息等）。而I\(^{2}\)C总线系统中的存储器存有两类信息，一类是控制信息，另一类是用户信息。控制信息是厂家写入的，它实际上就是机器的最佳控制数据（例如厂家写入的黑白平衡控制数据、场幅控制数据等），这类数据，用户不能随意改变。用户信息是用户写入的用以控制被控电路的信息（如用户设置的亮度控制量、对比度控制量等），新购回的彩电，用户都要进行节目预选、模拟量调节等操作，操作完后，一些相应的用户信息就自动存入存储器中，用户信息可以由用户随意设定。
在I\(^{2}\)C总线彩电中，小信号处理器都是由一块大规模集成电路担任，这块大规模集成电路通过I\(^{2}\)C总线与CPU相连，CPU通过I\(^{2}\)C总线将控制信息和用户信息送至小信号处理器，使其处于最佳工作状态，小信号处理器也可通过I\(^{2}\)C总线向CPU发送应答信息，以将自己的工作状态告诉CPU。
3. I\(^{2}\)C总线接口及地址
在彩色电视机中，被控电路大都是模拟电路，I\(_{2}\)C总线上所传输的数据都是数字信号，为了便于通讯，必须在各被控对象中增加一个I\(^{2}\)C总线接口电路。总线接口一般由地址发生器、地址比较器、总线读/写寄存器、总线译码器、控制开关、锁存器及D/A转换器构成，如图2所示。由于总线接口的存在，被控电路便具有数字信号处理功能。
在I\(^{2}\)C总线系统中，由于被控器不只一个，为了使CPU能准确无误地与某一被控电路进行通讯，必需得给每一个被控对象赋以一个特定的地址编码。地址码可由一个固定部分和一个可编程部分组成，可编程部分用以确定某一类被控对象中的某一个被控对象，例如某一I\(^{2}\)C总线上挂有两块型号完全相同的IC，为了使CPU能分别同它们进行通讯，要求这两块IC具有不同的地址，此时就必须改变地址码中的可编程部分来区分它们的地址。地址码由接口中的地址发生器来产生，地址发生器所产生的地址码又是由集成块生产厂在设计时所确定的。
有了地址码后，CPU就能顺利地找到被控对象（即寻址），当CPU需要控制某被控对象时，CPU就通过I\(^{2}\)C总线向被控对象发出寻址指令，此时，挂在I\(^{2}\)C总线上的所有被控对象均接收这一寻址指令，并将CPU发出的地址信息与自己的地址进行比较，相同者就被CPU寻址，然后CPU便可以与被寻址的被控对象进行通讯了，因而可以将被控器的地址理解为被控器在I\(^{2}\)C总线系统中的“电话号码”。为了使CPU能够对每一个被控器进行准确地寻址，被控器的地址必需具有惟一性。
接口中的寄存器用来暂时存放数据，它分写寄存器和读寄存器。写寄存器用来存放CPU送来的数据，事实上就是CPU用来控制被控器的数据；读寄存器用来存放被控器的应答信息及工作状态信息，CPU通过从读寄存器中读出数据来了解被控器的工作情况，以对被控器实行实时监控。
二、I\(^{2}\)C总线的数据传输格式
因I\(^{2}\)C总线是双线、双向、串行总线，其数据传送必须严格按照一定的格式进行，图3为I\(^{2}\)C总线数据传输示意图，由图可以看出，I\(^{2}\)C总线数据传输具有如下一些特点。
1、数据传送顺序必须是：起始位、被控电路地址、数据传输方向位（读/写）、确认位、数据信号、确认位……终止位。
2、在时钟线保持高电平期间，数据线上一个由高到低的跳变定义为起始位，由低到高的跳变定义为终止位。起始位和终止位信号是由主控CPU发出的，当CPU发出起始位信号后，总线就被认为处于占用状态；同理，当CPU发出终止位信号后，总线就被认为处于空闲状态，当总线空闲时，SDA、SCL两线均应保持高电平。
3、在进行数据传送时，SCL线为高电平期间，SDA线上的数据必须保持稳定；在SCL线为低电平期间，SDA线上数据才允许变化。
4、在SDA线上传输的数据，其字节为8位，每次传送的字节总数不限，被控电路的地址占用7位，第8位为数据传输的方向位，“0”表示CPU发送数据，“1”表示CPU接收数据。在每传送一个数据字节后，跟着一位确认信号，在确认位时钟期间，CPU释放数据线，以便被控器在这一位上送出应答信息。
三、I\(^{2}\)C总线对被控电路的控制过程
CPU对被控对象的控制可以形象地描述为以下几个过程：
首先是CPU的寻址过程。当CPU需要控制某被控对象时，CPU会向总线发出该被控器的地址指令，被控器接收指令后，便发出应答信息，CPU接收到应答信息后，就将该被控器作为自己的控制对象。
接着是CPU调用数据的过程。CPU找到被控器后，就从存储器中调出控制信息及用户信息，并通过I\(^{2}\)C总线送到被控器，以控制被控器的工作状态。
最后是被控器执行指令的过程。被控器接收到指令后，便对指令进行“破译”，并将“破译”的结果与自己的控制内容编码进行比较，以确定作何种操作，这项工作是由总线接口中的译码器来完成的。确定作何种操作后，总线接口中的相应控制开关便自动接通，控制数据经开关后送到D/A转换器，转换成模拟控制电压，并控制相应的模拟电路，完成相应的操作。
I\(^{2}\)C总线数据传送最繁忙的时刻是刚开机的一瞬间，由于被控电路没有存储数据的功能，每次开机时，CPU都要从存储器中取出控制信息及用户信息，并分时送到各被控器，使被控器进入相应的工作状态，因此，刚开机的一瞬间，CPU的控制任务最重，控制过程最复杂，损坏硬件和软件的可能性自然也就最大，所以使用I\(^{2}\)C总线彩电时，应尽量避免频繁开/关机。
四、I\(^{2}\)C总线系统的基本功能
概括起来，I\(^{2}\)C总线系统具有以下几大基本功能：
1. 基本操作功能
用户在使用电视机时，通常要进行频道选择、亮度、色度调节、声音调节等操作。在操作过程中，用户只需按动本机键盘或遥控器键盘上的相应键，CPU便可对用户指令进行译码，以识别用户所要进行的操作项目，接着CPU便通过I\(^{2}\)C总线向各被控电路发出控制指令。
2. 整机调整功能
普通彩电各项指标（如RF AGC、黑白平衡、光栅中心位置等）的调整，大都由可变电阻来完成。但在I\(^{2}\)C总线彩电中，这些调整就变得更科技化、更神秘化了，它需由维修人员将电视机置于维修模式后，再通过遥控器或本机键盘操作来完成。
3. 故障诊断功能
I\(^{2}\)C总线具有数据双向传输功能，CPU可通过它向被控电路传送信息，被控电路也可通过它向CPU传送反馈信息，因此，CPU可利用I\(^{2}\)C总线的这一特点来对I\(^{2}\)C总线的通讯情况及被控电路的工作状态进行检测。
CPU在向被控器传送信息时，会不断地检测被控器的确认信息（应答信息），在确认信息所对应的时钟位上，CPU释放数据线，数据线处于高电平状态，以便被控器在这一位上产生应答信号。CPU释放数据线后，便进入检测状态，并检测数据线上有无应答信号产生。若CPU检测到应答信号，便做出“数据传送无误、被控电路工作正常”的判断，继而继续传送下一个字节，直到终止位到来为止。如果CPU在应答时钟位上，未能检测到被控器的应答信息，则判断被控器存在故障，并对故障部位进行必要的显示，为维修人员提供自检信息。
4. 生产自动化调整功能
I\(^{2}\)C总线系统具有极强的功能扩展能力，系统中允许多个主控器（CPU）存在，为了保证数据传送的准确性，各主控器必须分时享用总线。当多个主控器同时想占用总线时，系统将根据“低电平优先”的仲裁原则，将总线判给先发送低电平的主控器，而其他发送高电平的主控器将失去总线的控制权。根据总线的这一特点，在生产电视机时，可将生产线上的计算机与电视机中的I\(^{2}\)C总线相连，以将最佳调整数据送到电视机的存储器中，也可将标准数据固化在CPU的ROM中，这些数据，就是我们通常所说的“软件”。电视机每次开机时，CPU都要将这些数据送到各被控电路，使被控电路处于正常工作状态。当要调整电视机时，只要将电视机置于“维修模式”，再用遥控器或本机键盘来改变这些数据即可，这就是软件控制技术。由于在I\(^{2}\)C总线系统中，硬件的存在与软件的设置都必不可少，因而I\(^{2}\)C总线系统就成了一个地地道道的微机系统，彩电使用这一系统后，电路结构变得简单了，机内的拨动开关、可调电阻几乎没有了，从而大大地提高了产品的可靠性。
（王忠诚）