高速I2C用于MAX1239 ADC，采用MAXQ2000微控制器

本應(yīng)用筆記提供了一個急需的高速I2C工作示例。應(yīng)用筆記給出了一個應(yīng)用電路，并提供了將MAXQ2000微控制器（MAXQ20內(nèi)核）連接至MAX1239所需的全部固件，轉(zhuǎn)換速率為91ksps。示例固件是使用 MAX-IDE 1.0 版開發(fā)的。

MAX1239概述

MAX1239為12通道、12位、低功耗ADC，具有1.7MHz高速I2C兼容串行接口。MAX1239支持快速/標(biāo)準(zhǔn)模式（FS模式，400kHz）和高速模式（HS模式，1.7MHz），轉(zhuǎn)換速率高達(dá)94.4ksps。需要HS模式才能實現(xiàn)從26ksps到94.4ksps的轉(zhuǎn)換率。40ksps至94.4ksps的轉(zhuǎn)換速率需要外部時鐘模式。

硬件概述

簡化的系統(tǒng)框圖如圖1所示。應(yīng)用電路采用兩塊評估（EV）板：安裝MAX1239的MAX1238評估板（代替MAX1238）和MAXQ2000-KIT。選擇MAX1239是因為數(shù)字邏輯電壓范圍。MAXQ2000微控制器的通用輸入/輸出（GPIO）端口僅接受高達(dá)+3.3V的電壓;使用具有高速I2C的電平轉(zhuǎn)換器會使電路過于復(fù)雜。MAX1238評估板上沒有MAXQ2000，因此通過在兩塊板上連接SCL、SDA和GND將其添加到系統(tǒng)中。此外，將+3.3V（而不是+5V）施加到V非常重要DD在MAX1238評估板上。免費訂購MAX1239EEE或MAX1239EEE+樣品，焊接到MAX1238評估板上。修改后的MAX1238評估板原理圖如圖2所示。

圖1.簡化的系統(tǒng)框圖。

圖2.使用MAX1239修改MAX1238評估板原理圖。

MAX1239的引腳排列允許模擬電路與數(shù)字電路輕松隔離;模擬電路在電路板的左側(cè)組合在一起，數(shù)字電路在電路板的右側(cè)組合在一起。將兩塊板連接在一起時請記住這一點。將MAXQ2000評估板上的J2-52 （SDA）連接到MAX1238評估板上的SDA焊盤。同樣，將 J2-54 （SCL） 連接到 SCL 焊盤。兩個板的接地必須連接在一起。此外，R5和R7都必須配備2.2kΩ 5%電阻。MAX1238評估板已有47kΩ I2C上拉電阻，MAXQ2000評估板具有10kΩ I2C上拉電阻。增加R5和R7將在I2C總線上提供約1.6kΩ的上拉電阻。

MAXQ2000評估板包含一套完整的硬件、軟件、示例代碼和文檔，用于MAXQ2000設(shè)計。MAXQ2000評估板的原理圖可在數(shù)據(jù)資料中提供。

固件概述

示例固件是使用免費的MAX-IDE版本1.0開發(fā)的。下載最新版本的MAX-IDE。

主源文件是 ，它是用匯編方式編寫的，以優(yōu)化 HS 模式 I2C 接口的時序。源代碼執(zhí)行以下操作：hsi2c.asm

a） 初始化MAX2000的8-N-1UART，速率為115.2kbps

b） 初始化MAX1239 CONF BYTE，用于單端通道AIN0

c） 初始化MAX1239內(nèi)部基準(zhǔn)、外部時鐘和單極性操作

的設(shè)置字節(jié) d） 初始化MAX1239的I2C HS模式 e） 在I2C HS

模式下

從MAX1239回讀12位采樣 f） 通過串行端口傳輸 12 位樣本

示例匯編程序通過對MAXQ2000的GPIO端口上的HS模式I2C接口進(jìn)行位敲擊，從MAX1239采集樣本。MAXQ2000的16MHz系統(tǒng)時鐘允許位沖擊HS模式I2C接口工作頻率高達(dá)1.7MHz。

該文件默認(rèn)為MAX1239EEE或MAX1239EEE+的從地址。必須為系列中的每個不同部件定制固件。例如，使用MAX1239KEEE、MAX1239KEEE+、MAX1239LEEE、MAX1239LEEE+、MAX1239MEEE或MAX1239MEEE+時，遵循以下兩個步驟：hsi2c.asm

編輯I2C_ADDR定義語句以反映所用器件的I2C地址。這些變量必須是實際地址的補充。例如，地址 0111 111 （r/w） 需要編碼為：

I2C_ADDR7等式 1

I2C_ADDR6 等式 0

I2C_ADDR5 等式 0

I2C_ADDR4 等式 0

I2C_ADDR3 等式 0

I2C_ADDR2 等式 0 I2C_ADDR1 等式 0

源代碼要求使用16MHz系統(tǒng)時鐘（MAXQ2000晶體）。

下圖顯示了本應(yīng)用筆記中實現(xiàn)的FS模式（圖

3

）和HS模式（

圖4

）I2C幀。

圖3.FS 模式雙字節(jié)寫入操作。

圖4.HS 模式接收操作。

圖5至圖16是本應(yīng)用筆記中實現(xiàn)的FS模式（圖3）和HS模式（圖4）I2C幀的示波器。通道 1 是 SCL，通道 2 是所有瞄準(zhǔn)鏡鏡頭的 SDA。

圖5.所有I2C通信的完整幀（FS模式和HS模式操作）。

圖6.FS 模式操作，字節(jié) 1（start + Addr = 0x6A + ACK）。

圖7.FS 模式下的 SCL 時鐘頻率約為 400kHz。

圖8.FS 模式操作，字節(jié) 2（conf 字節(jié) = 0x61 + ACK）。

圖9.FS 模式操作，字節(jié) 3（設(shè)置字節(jié) = 0xFA + ACK）。

圖 10.FS模式操作，停止和開始下一個操作（停止和啟動）。

圖 11.FS 模式操作，字節(jié) 4（主代碼 = 0x0F + NACK）。

圖 12.HS模式操作，重復(fù)啟動。

圖 13.HS 模式操作，字節(jié) 5（Addr = 0x6B + ACK）。

圖 14.HS 模式下的 SCL 時鐘頻率約為 1.7MHz。

圖 15.HS 模式操作，字節(jié) 6（數(shù)據(jù) = 0xFB + ACK）。

圖 16.HS 模式操作，字節(jié) 7（數(shù)據(jù) = 0xBB + NACK + FS 停止）。

高速I2C的規(guī)范自2000年1月起就已經(jīng)存在。盡管如此，目前很少有微控制器具有內(nèi)部高速I2C外設(shè)。這是一個不幸的情況，因為ADC、DAC、編解碼器甚至電源等多種器件被設(shè)計為支持高速I2C接口。本應(yīng)用筆記提供了一個急需的工作高速I2C示例。

審核編輯：郭婷