中文引用格式： 王芬芬，劉夢影，林玉成，等. 基于MCU的低功耗I2C總線控制器設計與實現[J]. 電子技術應用，2024，50(9)：77-82.
英文引用格式： Wang Fenfen，Liu Mengying，Lin Yucheng，et al. Design and implementation of a low-power I2C bus controller based on MCU[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(9)：77-82.
引言
隨著半導體產業的不斷發展，片上系統(System-on-Chip, SoC)技術得到了不斷的提高，SoC技術的概念是將多個擁有特殊功能的集成電路在一塊芯片上集成[1]。SoC設計的關鍵技術包括總線架構技術、IP核可復用技術、軟硬件協同設計技術、低功耗技術及SoC驗證技術等[2]。此外，隨著現代應用的復雜性和深亞微米技術[3]的發展應用，SoC提供多樣的通信功能和系統低功耗的設計已然成為芯片設計的必然的發展趨勢，且多樣的通信功能通過集成大量的IP來實現，因此IP核可復用技術、低功耗技術對芯片設計的規模和性能產生至關重要的影響。
通用的通信IP包括USART、SPI、CAN、I2C，USB等。其中，I2C總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式同步串行半雙工通信總線協議，用于連接微控制器及其外圍設備，由于其引腳少、可擴展性強，被廣泛應用于SoC領域[4]。近些年，國內對于I2C總線控制器的設計和應用方面展開了眾多研究。楊帆[5]通過深入研究APB總線協議和I2C總線協議，設計了一種帶APB(Advanced Peripheral Bus)接口的I2C總線控制器，經過FPGA驗證了該控制器能夠按照協議進行數據傳輸；陳世淼等[6]提出了一種適用于立方體衛星的穩定性高的I2C總線的多主多從設計，該設計能夠滿足立方體衛星上的星務計算機與其他組件的基本通信需求；王輝[7]針對I2C在實際應用中經常遇到的總線死鎖情況，基于原理分析，總結出了一種解決方案，有效地提高了該總線設計的魯棒性；強小燕等[8]設計了一種帶DMA功能的I2C總線接口，通過DMA搬運I2C的傳輸數據以此來減輕MCU內核的工作量。
為滿足不同的應用場景和芯片特性要求，自主研制通用的通信總線接口具有重要的應用意義[9]。本文基于一款自主研發的MCU芯片，設計了一種低功耗I2C總線控制器，該總線控制器不僅能夠滿足I2C總線協議，支持主從模式、收發模式等協議包括的基本功能，利用本身的通信特性還可喚醒處于低功耗模式下的MCU系統，使芯片恢復正常工作。
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作者信息：
王芬芬，劉夢影，林玉成，楊金燁
（中科芯集成電路有限公司，江蘇 無錫 214072）
