中文引用格式： 王芬芬，刘梦影，林玉成，等. 基于MCU的低功耗I2C总线控制器设计与实现[J]. 电子技术应用，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
随着半导体产业的不断发展，片上系统(System-on-Chip, SoC)技术得到了不断的提高，SoC技术的概念是将多个拥有特殊功能的集成电路在一块芯片上集成[1]。SoC设计的关键技术包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、低功耗技术及SoC验证技术等[2]。此外，随着现代应用的复杂性和深亚微米技术[3]的发展应用，SoC提供多样的通信功能和系统低功耗的设计已然成为芯片设计的必然的发展趋势，且多样的通信功能通过集成大量的IP来实现，因此IP核可复用技术、低功耗技术对芯片设计的规模和性能产生至关重要的影响。
通用的通信IP包括USART、SPI、CAN、I2C，USB等。其中，I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式同步串行半双工通信总线协议，用于连接微控制器及其外围设备，由于其引脚少、可扩展性强，被广泛应用于SoC领域[4]。近些年，国内对于I2C总线控制器的设计和应用方面展开了众多研究。杨帆[5]通过深入研究APB总线协议和I2C总线协议，设计了一种带APB(Advanced Peripheral Bus)接口的I2C总线控制器，经过FPGA验证了该控制器能够按照协议进行数据传输；陈世淼等[6]提出了一种适用于立方体卫星的稳定性高的I2C总线的多主多从设计，该设计能够满足立方体卫星上的星务计算机与其他组件的基本通信需求；王辉[7]针对I2C在实际应用中经常遇到的总线死锁情况，基于原理分析，总结出了一种解决方案，有效地提高了该总线设计的鲁棒性；强小燕等[8]设计了一种带DMA功能的I2C总线接口，通过DMA搬运I2C的传输数据以此来减轻MCU内核的工作量。
为满足不同的应用场景和芯片特性要求，自主研制通用的通信总线接口具有重要的应用意义[9]。本文基于一款自主研发的MCU芯片，设计了一种低功耗I2C总线控制器，该总线控制器不仅能够满足I2C总线协议，支持主从模式、收发模式等协议包括的基本功能，利用本身的通信特性还可唤醒处于低功耗模式下的MCU系统，使芯片恢复正常工作。
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作者信息：
王芬芬，刘梦影，林玉成，杨金烨
（中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡 214072）
