一种用PCA9548A扩展芯片进行IIC扩展的方法与流程

本发明涉及一种光信号汇聚类设备，特别涉及一种用pca9548a扩展芯片进行iic扩展的方法，用于实现多路光模块的控制，一个zynq的iic文件结点能够连接8路pca9548a芯片，每路pca9548a芯片可以扩展出8路iic接口，每路iic接口连接一个光模块，这样就能够通过一个iic文件结点控制64个光模块，大大提高了iic文件结点的利用率。
背景技术：
：利用zynq7000现有的iic去控制光模块，往往达不到项目规定的数目，毕竟现有的光汇聚系列设备已经达到tb/s级，所以如何能够用现有的zynq所提供的iic接口去控制更多的光模块，是众多硬件工程师探讨和研究的课题。在现有的技术手段中，zynq的i/o和中断资源是有限的，如果利用现有技术去扩展iic文件结点，为了实现多个光模块的控制，需要zynq扩展多个iic文件结点，每个文件结点连接一个pca9548a芯片，如果为了控制8个pca9548a，那么就需要zynq扩展出8个iic文件结点，势必会占用zynq大量的i/o资源和中断资源，提高了成本。技术实现要素：为了克服zynq7000提供的iic接口数目有限的问题，如何利用现有的几个iic接口去控制多个iic，本发明提供了一种用pca9548a扩展芯片进行iic扩展的方法，可以用较低的成本实现多个iic接口的控制。本发明采用的技术方案是：一种用pca9548a扩展芯片进行iic扩展的方法，其特征在于：所述pca9548a扩展芯片包括pca9548a芯片u31和pca9548a芯片u32，电路连接为：电阻r160与pca9548a芯片u31的24脚和22脚并联，电阻r158与pca9548a芯片u31的24脚和3脚并联，电阻r156与pca9548a芯片u31的24脚和1脚并联，pca9548a芯片u31的24脚接ucc_3u3，pca9548a芯片u31的1脚2脚、21脚和12脚接地，电阻r157与pca9548a芯片u32的24脚和3脚并联，电阻r179与pca9548a芯片u32的24脚和1脚并联，pca9548a芯片u32的24脚接ucc_3u3，pca9548a芯片u32的1脚2脚、21脚和12脚接地，pca9548a芯片u31的22脚和pca9548a芯片u32的22脚相接并通过时钟线sfp_9548a_scl与zynq的pl的iic时钟线连接；pca9548a芯片u31的23脚和pca9548a芯片u32的23脚相接并通过数据线sfp_9548a_sda与zynq的pl的iic数据线连接；pca9548a芯片u31的5脚和4脚为一路iic接口、7脚和6脚为一路iic接口、9脚和8脚为一路iic接口、11脚和10脚为一路iic接口、14脚和13脚为一路iic接口、16脚和15脚为一路iic接口、18脚和17脚为一路iic接口、20脚和19脚为一路iic接口，共扩展为8路iic接口，每路iic接口通过时钟线scl_sfp<15..0>连接一个光模块的时钟线；pca9548a芯片u32的5脚和4脚为一路iic接口、7脚和6脚为一路iic接口、9脚和8脚为一路iic接口、11脚和10脚为一路iic接口、14脚和13脚为一路iic接口、16脚和15脚为一路iic接口、18脚和17脚为一路iic接口、20脚和19脚为一路iic接口，共扩展为8路iic接口，每路iic接口通过时钟线sda_sfp<15..0>连接一个光模块的时钟线；pca9548a芯片u31和pca9548a芯片u32共扩展为16路iic接口，共连接16个光模块；利用pca9548a扩展芯片实现iic扩展的方法步骤如下：利用一个结点扩展多个pca9548a扩展芯片，利用不同的从地址去访问pca9548a扩展芯片；一个文件结点去挂载多个pca9548a扩展芯片，首先要先理解pca9548a扩展芯片的从地址，pca9548a扩展芯片也是一个iic器件，其从地址命名规则见表1：表1为从地址命名规则1110a2a1a0其中前4位1.1.1.0是固定值，a2，a1，a0是器件的从地址，与硬件的连接相关，即a2，a1，a0在硬件上可以分别置为高低电平，置低电平对应是0，置高电平对应的是1，例如，pca9548a芯片u31的a2，a1，a0全部与地线相连，即全部置低电平，则pca9548a芯片u31芯片最终的从地址是1110000，对应16进制是0x70，pca9548a芯片u32的a2，a1与地线相连，a0与高电平相连，则pca9548a芯片u32芯片最终的从地址是1110001，对应的16进制是0x71，从3位可选的从地址可知，一个iic文件结点最多可以挂载8个pca9548a扩展芯片，在打开文件结点函数后，需要绑定器件从地址，函数原型如下：fd=open("/dev/i2c-0",o_rdwr)；ioctl(fd,i2c_slave_force,address)；open函数是linux硬件设备操作函数，其原型是intopen(constchar*pathname,intflags)；在上述例中，constchar*pathname对应的是"/dev/i2c-0"，表示i2c文件结点所在的路径，flags对应o_rdwr，表示以可读可写的方式打开文件，函数执行成功就会返回文件描述符即fd；ioctl是设备驱动程序中对设备i/o通道进行管理的函数，它的参数个数如下：intioctl(intfd,intcmd,…)；其中fd是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标识符，cmd就是用户程序对设备的控制命令，在上述函数中，cmd对应的是i2c_slave_force，该命令是将设备从地址传递给总线，其中address是iic器件前7位地址，绑定不同的从器件地址，就能够访问不同的pca9548a扩展芯片，访问到不同的扩展芯片后，就能够利用pca9548a扩展芯片选路机制，选通连接光模块，然后就能够控制光模块，在上述例中，pca9548a芯片u31的从地址为0x70，即address为0x70，pca9548a芯片u32的从地址为0x71,即address为0x71。本发明的有益效果是：本申请通过一个iic文件结点扩展了两片pca9548a芯片，每片pca9548a能够连接8路iic,两片pca9548a能够扩展出16路iic，本申请还可以请通过一个iic文件结点扩展八片pca9548a芯片，每片pca958能够连接8路iic,8片pca9548就能扩展出64路iic,那么就能够通过一个iic文件扩展了64路iic接口，控制了64个光模块，即，将八片pca9548a芯片的22脚脚相接并通过时钟线sfp_9548a_scl与zynq的pl的iic时钟线连接；将八片pca9548a芯片的23脚相接并通过数据线sfp_9548a_sda与zynq的pl的iic数据线连接；每片pca9548a芯片的5脚和4脚为一路iic接口、7脚和6脚为一路iic接口、9脚和8脚为一路iic接口、11脚和10脚为一路iic接口、14脚和13脚为一路iic接口、16脚和15脚为一路iic接口、18脚和17脚为一路iic接口、20脚和19脚为一路iic接口，共扩展为8路iic接口，每路iic接口通过时钟线scl_sfp<63..0>和数据线sda_sfp<63..0>连接一个光模块的时钟线和数据线；每片pca9548a芯片的1脚，2脚，21脚分别置高低电平，即有1脚，2脚，21脚，可以对应8组电平关系，即低低低，低低高，低高低，低高高，高低低，高低高，高高低，高高高，这样每片pca9548a的从地址不通，就能够通过一个zynq的iic文件结点去控制了；八片pca9548a芯片可扩展为64路iic接口，共连接64个光模块。本发明用较低的成本实现多个iic接口的控制，大大提高了iic文件结点的利用率，节省了zynq的i/o资源和中断资源。附图说明图1为本发明的电路图；图2为本发明控制寄存器通道选择位示意图。具体实施方式如图1所示，一种用pca9548a扩展芯片进行iic扩展的方法，利用pca9548a扩展芯片实现iic的扩展可以采取两种方案，一种是利用一个结点扩展多个pca9548a芯片，利用不同的从地址去访问扩展芯片，另一种是利用不同结点直接连接pca9548a芯片，从省zynq资源的角度来看，第一种方法是较好的，下面将介绍如何通过一个iic结点去扩展多个iic结点。pca9548a扩展芯片包括pca9548a芯片u31和pca9548a芯片u32，电路连接为：电阻r160与pca9548a芯片u31的24脚和22脚并联，电阻r158与pca9548a芯片u31的24脚和3脚并联，电阻r156与pca9548a芯片u31的24脚和1脚并联，pca9548a芯片u31的24脚接ucc_3u3，pca9548a芯片u31的1脚2脚、21脚和12脚接地，电阻r157与pca9548a芯片u32的24脚和3脚并联，电阻r179与pca9548a芯片u32的24脚和1脚并联，pca9548a芯片u32的24脚接ucc_3u3，pca9548a芯片u32的1脚2脚、21脚和12脚接地，pca9548a芯片u31的22脚和pca9548a芯片u32的22脚相接并通过时钟线sfp_9548a_scl与zynq的pl的iic时钟线连接，pca9548a芯片u31的23脚和pca9548a芯片u32的23脚相接并通过数据线sfp_9548a_sda与zynq的pl的iic数据线连接；pca9548a芯片u31的5脚和4脚为一路iic接口、7脚和6脚为一路iic接口、9脚和8脚为一路iic接口、11脚和10脚为一路iic接口、14脚和13脚为一路iic接口、16脚和15脚为一路iic接口、18脚和17脚为一路iic接口、20脚和19脚为一路iic接口，共扩展为8路iic接口，每路iic接口通过时钟线scl_sfp<15..0>连接一个光模块的时钟线；pca9548a芯片u32的5脚和4脚为一路iic接口、7脚和6脚为一路iic接口、9脚和8脚为一路iic接口、11脚和10脚为一路iic接口、14脚和13脚为一路iic接口、16脚和15脚为一路iic接口、18脚和17脚为一路iic接口、20脚和19脚为一路iic接口，共扩展为8路iic接口，每路iic接口通过时钟线sda_sfp<15..0>连接一个光模块的时钟线；pca9548a芯片u31和pca9548a芯片u32共扩展为16路iic接口，共连接16个光模块。一种用pca9548a扩展芯片进行iic扩展的电路，利用pca9548a扩展芯片实现iic的扩展可以采取两种方案，一种是利用一个结点扩展多个pca9548a芯片，利用不同的从地址去访问扩展芯片，另一种是利用不同结点直接连接pca9548a芯片，从省zynq资源的角度来看，第一种方法是较好的，下面将介绍如何通过一个iic结点去扩展多个iic结点。一个文件结点去挂载多个扩展芯片，首先要先理解pca9548a扩展芯片的从地址，pca9548a扩展芯片也是一个iic器件，其从地址命名规则见表1：表1为从地址命名规则1110a2a1a0其中前4位1.1.1.0是固定值，a2，a1，a0是器件的从地址，与硬件的连接相关，即a2，a1，a0在硬件上可以分别置为高低电平，置低电平对应是0，置高电平对应的是1，例如，pca9548a芯片u31的a2，a1，a0全部与地线相连，即全部置低电平，则pca9548a芯片u31芯片最终的从地址是1110000，对应16进制是0x70，pca9548a芯片u32的a2，a1与地线相连，a0与高电平相连，则pca9548a芯片u32芯片最终的从地址是1110001，对应的16进制是0x71，从3位可选的从地址可知，一个iic文件结点最多可以挂载8个pca9548a扩展芯片，在打开文件结点函数后，需要绑定器件从地址，函数原型如下：fd=open("/dev/i2c-0",o_rdwr)；ioctl(fd,i2c_slave_force,address)；open函数是linux硬件设备操作函数，其原型是intopen(constchar*pathname,intflags)；在上述例中，constchar*pathname对应的是"/dev/i2c-0"，表示i2c文件结点所在的路径，flags对应o_rdwr，表示以可读可写的方式打开文件，函数执行成功就会返回文件描述符即fd；ioctl是设备驱动程序中对设备i/o通道进行管理的函数，它的参数个数如下：intioctl(intfd,intcmd,…)；其中fd是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标识符，cmd就是用户程序对设备的控制命令，在上述函数中，cmd对应的是i2c_slave_force，该命令是将设备从地址传递给总线，其中address是iic器件前7位地址，绑定不同的从器件地址，就能够访问不同的pca9548a扩展芯片，访问到不同的扩展芯片后，就能够利用pca9548a扩展芯片选路机制，选通连接光模块，然后就能够控制光模块，在上述例中，pca9548a芯片u31的从地址为0x70，即address为0x70，pca9548a芯片u32的从地址为0x71,即address为0x71。实施例如下：打开对应于zynq的iic结点，实施例中对应的iic结点为i2c-0：fd=open("/dev/i2c-0",o_rdwr);open函数是linux硬件设备操作函数，其原型是intopen(constchar*pathname,intflags);在上述例中，constchar*pathname对应的是"/dev/i2c-0"，表示i2c文件结点所在的路径，flags对应o_rdwr，表示以可读可写的方式打开文件，函数执行成功就会返回文件描述符即fd。该结点文件对应于pca9548a扩展芯片u31和pca9548a扩展芯片u32两个扩展芯片，为了区分这两个扩展芯片，从地址要不同，pca9548a芯片u31的a2，a1，a0全部与地线相连，即全部置低电平，则u31芯片最终的从地址是1110000，对应16进制是0x70，pca9548a芯片u32的a2，a1与地线相连，a0与高电平相连，则u32芯片最终的从地址是1110001，对应的16进制是0x71，然后是绑定从地址，函数原型如下：ioctl(fd,i2c_slave_force,0x70)；ioctl是设备驱动程序中对设备i/o通道进行管理的函数，它的参数个数如下：intioctl(intfd,intcmd,…);其中fd是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标识符，cmd就是用户程序对设备的控制命令，在上述函数中，cmd对应的是i2c_slave_force，该命令是将设备从地址传递给总线，在实施例中，pca9548a芯片u31的从地址为0x70，所以通过这个函数就可以将u31芯片绑定到iic总线上，绑定完9548a扩展芯片u31的从地址，就可以对pca9548a扩展芯片u31进行控制了，pca9548a扩展芯片u31的控制寄存器通道选择位见图2，图2通道选择位（read/write），其中，b7~b0分别对应channel7~channel0，想接通哪个通道，就将该通道对应的位置置1，然后通过iic的写命令将值写到寄存器上，就可以完成对通道的选通，选通通道后，就可以控制对应通道的光模块，选通函数示例，选通通道为channel0：write(fd,&0x01,1)；write函数功能是写到文件中，其函数原型是intwrite（inthandle，void*buf，intnbyte）;handle是文件描述符，对应的是fd，即上文open返回的文件描述符，buf是指定的缓存区，即指针，指向一段内存单元，对应&0x01，nbyte是要写入文档的字节数，实施例中，将0x01写到文件中，就可以实现选通通道channel0。选择通道后，就可以控制光模块，当想要切换其他通道的时候，必须先把先前选通的通道关闭，关闭原理就是将原先对应位的寄存器值置0，例如，关闭channel0；write(fd,&0x00,1)；该函数就是将0x00这个数值写到文件中，可以实现关闭通道channel0；关闭完channel0就可以选通其他通路，每个通路对应的值见表2：见表2为通路对应的值channel0channel1channel2channel3channel4channel5channel6channel70x010x020x040x080x100x200x400x80写完数据，就可以关闭文件结点，调用的函数原型是：close(fd)。close函数是关闭文件结点函数，函数原型是intclose(intfd),fd是文件描述符，即上文open函数返回的文件描述符。pca9548a芯片u31操作结束，pca9548a芯片u32操作与u31相同，唯一的区别是，绑定从器件地址是0x71，即ioctl(fd,i2c_slave_force,0x71)，剩下的操作与上述相同。当前第1页12