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I2C总线在大屏幕电视中的运用

2011-2-11 19:20| 发布者: 松林| 查看: 2710| 评论: 1

摘要:  I2C总线是对应于(Inter IC BUS)的简称,是Philips公司研制出来的串行扩展技术。I2C总线的意思是“完成集成电路或功能单元之间信息交换的规范或协议"。采用了I2C总线控制技术的大屏幕彩电,可方便地进行各种模拟 ...

 I2C总线是对应于(Inter IC BUS)的简称,是Philips公司研制出来的串行扩展技术。I2C总线的意思是“完成集成电路或功能单元之间信息交换的规范或协议"。采用了I2C总线控制技术的大屏幕彩电,可方便地进行各种模拟量控制和生产线自动调试,大大提高生产效率。具有自检功能使得整机的故障诊断与跟踪,调试和维修都十分方便。
  I2C总线通过通过数据线SDA(Serial Date  Line)和时钟线SCL(Serial Clock Line)把电视机内的器件连接在一起。电视机内的各个集成电路在功能和电路上都是相对独立,它们并接在I2C总线上,利用CPU内写软件即可进行协调控制整机的工作。
  在电视机中,CPU内含的存储器或外接的电可擦存储器(E2PROM)内,存储有对电路各种模拟量的控制与调试信息,然后通过数据线SDA和时钟线SCL和电视视内其他集成电路连接在一起。根据约定的数据规范,CPU与其他集成电路之间通过这两根线来实现两者之间的信息传送或接收。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送,最高传送速率可达100kbps。
  I2C总线接口做到集成电路内部,I2C总线接口为开漏或开集电极输出,即通常所说的OC门,所以需加上拉电阻Rpr接+5V电压(如图一)。在电视机内,主控器为由CPU承担,其它部件为受控器。CPU的SCL为输出线、SDA为双向传输线;受控器的SCL为输入线、SDA也为双向传输线。当总线空闲时,所有的输出管均截止,两线都为高电平。当CPU通过I2C总线向所控IC准备发送数据时,SDA的输出管饱和,将SDA线拉低,以达到占据数据线发送数据的目的(实际上是起始标志)。然后时钟线SCL输出时钟,数据线同步输出数据信号,包括地址、数据、应答信号等。在数据传送完成后,SCL线、SDA线电压恢复为高电平,为5V。在I2C总线系统中,传送一组数据的时间非常短,用万用表很难检测到电压变化;用示波器检测SCL线、SDA线,可观察到当用遥控器或按动本机操作键时,总线以脉冲占空比方式传递信号,线上电压有瞬间变低现象。当SCL线、SDA线电压异常时,则说明电路故障。

图一 I2C总线接口内部电路

  在系统中,所有的器件都有自己唯一的编码地址(一般固化在集成电路内)。各器件的I2C总线接口电路能够捕获符合本集成电路地址编码的信号,并能进行识别译码,对相应的电路参数进行控制。控制电路的方式主要有如下三种:一是开关输出,利用数字信号控制开关的接通与否对电路进行控制(如制式的更换等);二是进行D/A转换后输出,把数字信号转换成模拟信号对模拟量(如亮度、色度、音量、行场线性等)进行控制;三是直接进行数据控制(如高频调谐器的数字锁相环电路)。这样,利用I2C总线可以直接调整各个部件的参数,便于自动调试及检测,减少自动化生产工序。
  图二所示是采用总线结构的长虹changhong NC-6机芯G2966彩电的系统控制电路(图中,C/V/D处理表示多制式、色度、偏转信号的处理)。系统包含有四种总线格式,分别为飞利浦philips 公司的I2C总线、ITT公司的I2C总线格式、存贮器采用的I2C总线格式,卡拉OK系统采用的三线总线格式。在与CPU相连的E2PROM的存贮器,用于存放本机各种控制数据(如行线性控制、频道预选、电视机当前工作的状态等)。图中各电路通过SDA、SCL挂在CPU的SDA、SCL线上,CPU作为主控制器通过SDA、SCL两线利用存贮器内的数据对图中所示电路进行各种控制。

图二 C2966型电视机挂在I2C总线上的电路

  长虹changhong G2966彩电具有4种总线模式:正常工作模式、维修模式(S模式)、调整模式(D模式)和生产调试模式(M模式)。下面,以长虹changhong G2966为例说明如何利用I2C总线的功能对电视机进行维修和自检。
  在开机情况下,先按一下遥控器上的静音键,然后按住静音键不放,同时按住彩电本机菜单(MENU)键,此时屏幕上原先显示的“静音”指示消失,在屏幕上右上角出现“S”字样,表明进入了维修状态。在S模式调整全部结束后,只要按电源(POWER)键关机(待机),即可退出维修状态,并将数据贮存到E2PROM里,以后再开机就会进入正常工作状态。
  在维修模式下,可进行一些模拟量的调整。当进入了维修状态,按频道(节目)增键或减键,即可向上或向下选择调整项目(如绿截止等),然后音量增键或减键即可调整数据。调整项目不同,数据的调整范围也不同。
  在维修模式下,按下遥控器上的数字键便进入I2C总线自检过程,此时屏幕用绿色和红色显示当前模式字符,用白色显示其他模式字符。其中绿色表示正常,红色表示当前视频端无信号输出或5通道TV/AV切换开关QV01损坏。在判断所显示字符的含义时,应注意以下几点:
  (1) 微处理器QA01身份证号(唯一的)。
  (2) 保护电路状态:0-正常状态;其它-过流保护电路失效。
  (3) 总线连接况报告  OK:正常;SDA1-GND:SDA对地短路;SCL1-GND:SCL对地短路;SCL1-SDA1:SCL与SDA相互短路。
  (4) 总线器件连接情况显示  OK:正常;Q×××NG:Q×××可能已损坏或未安装。
  (5) 存在的工作模式显示  UV:TV接收模式;V1:视频1输入模式;V2:视频2输入模式。
  利用显示屏所显示的信息,就可进行相应的维修检测,如通过遥控器对一些模拟量的参数进行调整等。由于I2C总线的数据存贮器需要写入数据才能工作,所以,当更换该存贮器时,要先进行数据写入处理才能使用。该机具有自动初始化功能。只要在维修模式下,同时按下遥控器上的CALL键和本机节目增键便实现了存贮器的初始化。若CPU内含足够容量的存储器,则不必外加存储器。另有些CPU内也存储一些基本的参数,当需要对参数进行改变时,则主要靠改写外接的E2PROM内的数据来实现。

现在的大屏幕彩电大多是I2C总线彩电,一旦发生故障,检修起来以往的经验和思路往往用不上:一是I2C总线彩电常出现有违常规的故障现象,检修起来感觉无从下手;二是不知道如何判断I2C总线系统是否正常;三是不知道如何更换CPU及存储器。事实上,只要大家突破了这三点,I2C总线彩电的检修也就迎刃而解。
    
一、I2C总线彩电的判断方法
    
许多维修人员只要看到CPU上标有“SDA”“SCL”字样,就认为此机是I2C总线彩电,其实不然,CPU 上标有“SDA”“SCL”字样,仅仅说明CPU上引出了I2C总线,但厂家是否开发了总线控制功能,还得看总线上都挂了些什么电路。若存储器和小信号处理器都挂在总线上,说明此机是I2C总线彩电。检修这类彩电时,就得按I2C总线彩电的检修特点进行,我们通常所说的I2C总线彩电指的就是这一类。若存储器和小信号处理器中有一个未挂在总线上,就算不上真正的I2C总线彩电,检修这类彩电时,仍按老办法进行处理。
    
二、I2C总线彩电故障自检
    
由于I2C总线系统是一个由硬件和软件有机结合的微机系统,它能对系统故障进行自检,并显示检测结果,为维修人员提供自检信息,维修人员通过对故障信息的分析来判断故障的大致部位及故障的性质。目前,彩电自检信息的显示方式有如下几种。
    1
、指示灯显示方式
    
CPU检测到系统有故障时,便点亮指示灯进入闪烁状态,维修人员可以根据指示灯闪烁规律来判断故障部位。例如:索尼SONY 贵翔系列彩电(KV—ES29M90KV—EFM90等)就使用这种方式。当CPU检测到某被控器件有故障时,便进入总线保护状态,整机三无,此时,面板上的指示灯进行闪烁。维修人员可根据指示灯的闪烁次数来判断故障部位,详细情况如下表所示。

指示灯闪烁次数

1

2

3

4

故障电路

存储器
IC003

AV切换开关
IC1201

小信号处理
IC104

环绕声处理
IC206


    2
、屏幕显示方式
    
CPU检测到被控电路有故障时,便将故障部位及故障性质采用字符显示在屏幕上,维修人员可根据显示的结果来判断故障性质。例如:长虹changhong G2966彩电就采用这种方式,当屏幕显示有SDA—GNDSCL—GND时,则说明总线与地短路。
    3
、故障代码显示方式
    
CPU检测到总线系统有故障时,便以代码的形式显示屏幕上,维修人员可根据故障代码来判断故障部位。例如:飞利浦philips MD1.0A机芯就使用这种方式,每次开机后,CPU都要通过I2C总线对系统中的有关电路进行检测并以数字代码形式显示检测结果,维修人员可根据所显示的数字代码来判断故障部位。

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