一种I2C总线通信的方法、装置、设备及可读介质与流程

一种i2c总线通信的方法、装置、设备及可读介质
技术领域
1.本发明涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种i2c总线通信的方法、装置、设备及可读介质。


背景技术：

2.i2c(inter－integrated circuit)总线是由philips公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
3.i2c通过串行数据(sda)线和串行时钟(scl)线在连接到总线的器件间传递信息。每个器件都有一个唯一的地址识别，而且都可以作为一个发送器或接收器(由器件的功能决定)。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件。此时，任何被寻址的器件都被认为是从机。
4.通常情况下的i2c链路较为简单，为一主多从的状态，当服务器组成数据中心，i2c链路实现互连之后，i2c器件将构成多主多从的网状架构，大量的i2c器件占据大量链路资源，同时较多的i2c链路占据了大量芯片管脚资源，导致芯片维护成本变高，以往的i2c控制策略变得臃肿迟缓。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种i2c总线通信的方法、装置、设备及可读介质，通过使用本发明的技术方案，能够实现对i2c链路的精细化控制，降低了处理器本身的管脚功耗与链路负载，提高了系统稳定性。
6.基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种i2c总线通信的方法，包括以下步骤：
7.将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；
8.将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；
9.在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；
10.根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。
11.根据本发明的一个实施例，为每个子信道设置通道频率包括：
12.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信道设置成固定频率；
13.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
14.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。
15.根据本发明的一个实施例，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。
16.根据本发明的一个实施例，还包括：
17.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
18.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
19.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种i2c总线通信的装置，装置包括：
20.连接模块，连接模块配置为将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；
21.划分模块，划分模块配置为将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；
22.创建模块，创建模块配置为在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；
23.通信模块，通信模块配置为根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。
24.根据本发明的一个实施例，划分模块还配置为：
25.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信道设置成固定频率；
26.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
27.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。
28.根据本发明的一个实施例，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。
29.根据本发明的一个实施例，还包括告警模块，告警模块配置为：
30.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
31.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
32.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
33.至少一个处理器；以及
34.存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
35.本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读
存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
36.本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的i2c总线通信的方法，通过将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中的技术方案，能够实现对i2c链路的精细化控制，降低了处理器本身的管脚功耗与链路负载，提高了系统稳定性。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
38.图1为根据本发明一个实施例的i2c总线通信的方法的示意性流程图；
39.图2为根据本发明一个实施例的i2c总线通信架构的示意图；
40.图3为根据本发明一个实施例时分复用图的示意图；
41.图4为根据本发明一个实施例的i2c总线通信的装置的示意图；
42.图5为根据本发明一个实施例的计算机设备的示意图；
43.图6为根据本发明一个实施例的计算机可读存储介质的示意图。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
45.基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种i2c总线通信的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
46.如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
47.s1将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信。本发明面向服务器集群环境中的i2c管理场景，提出了一种i2c总线级联控制器，借此来实现对i2c总线网络的低开销控制。将i2c控制器独立于处理器芯片外部，通过gpio管脚或者其他链路与处理器芯片上联，如此其管脚不再受处理器芯片限制，不需要gpio管脚复用，并且可以利用多个该芯片进行级联，实现指数级的链路扩容，如图2所示，从器件或者其它i2c控制器可以挂载在i2c控制器的任意管脚，以二维平面进行排列，互相使用i2c总线进行连接。在初始化状态，i2c控制器可以人工手动进行配置，如果没有自动配置，将通过分析链路通信自动形成上下级关系，记录在配置表中。
48.s2将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率。同时为了解决链路拥塞的问题，本发明使用上级提频、时分复用的方法，将链路信道分为若干子信道，划分规则可以依据时钟频率自适应调
配。通道频率代表了该通道的初始频率，该部分可以手动配置，也可以由监控模块通过读取该通道的数据包，分析时钟相关信息自动生成匹配频率。
49.s3在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息。本发明包含一个配置表，配置表存储在i2c控制器中，该配置表可以被别的主器件获取，上层应用程序可以使用其它高速接口访问该表，可以写入和读取表中信息。
50.s4根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。无论子信道的通道频率是手动设置还是自动设置，都要保证主器件所在的通道频率大于从器件所在的通道频率，在信息传输时，频率低的通道向频率高的通道汇总信息。本发明中i2c控制器还可以包含监控模块负责监控链路通信，流控矩阵负责将多通道通信汇集到上级通道，配置模块负责按照链路情况配置链路信息，配置表负责存储相关信息。
51.通过使用本发明的技术方案，能够实现对i2c链路的精细化控制，降低了处理器本身的管脚功耗与链路负载，提高了系统稳定性。
52.在本发明的一个优选实施例中，为每个子信道设置通道频率包括：
53.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信道设置成固定频率；
54.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
55.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。无论子信道的通道频率是手动设置还是自动设置，都要保证主器件所在的通道频率大于从器件所在的通道频率，在信息传输时，频率低的通道向频率高的通道汇总信息。
56.在本发明的一个优选实施例中，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。通道号代表了该i2c主控器的子通道序号，以4位二进制数进行区分，上限是16个，如果有更多需求可以通过增加位数进行扩展，通道频率代表了该通道的初始频率，该部分可以手动配置，也可以由监控模块通过读取该通道的数据包，分析时钟相关信息自动生成匹配频率，器件状态代表该通道目前的状况，由四位二进制数表示，其中第一位表示是否正常，第二位表示链路是否短路故障，即持续的低电平，第三位表示链路是否断路异常，即持续的高电平无信号，第四位表示器件是否异常，比如从器件发起通信请求。
57.在本发明的一个优选实施例中，还包括：
58.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
59.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
60.图3为上级链路与各通道的时分复用图，该控制器汇总通道1、2、3的数据，通过时分复用，变成通道0，通道0的频率是通道1、2、3的三倍，并传输到上层链路中，上层传输的数据也将以此方式分发到各个通道中，并通过对时钟进行扩频，实现了链路的时分复用功能，可以保障在主从器件通信上没有时延。参考图2，i2c控制器2将从器件c、d、e的数据通过时
分复用技术合并，传输给i2c控制器1，通道频率是c、d、e频率的三倍，而i2c控制器1汇总i2c控制器2的数据以及从器件a\b的数据，一起发送给处理器芯片，通道频率是从器件c\d\e的5倍。按照此架构设计，原本5个从器件占用10条i2c链路、10个管脚，现在仅仅使用了两条链路、两个管脚以及两个控制器即可实现，大大节省了系统管脚数目。
61.通过使用本发明的技术方案，能够实现对i2c链路的精细化控制，降低了处理器本身的管脚功耗与链路负载，提高了系统稳定性。
62.需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(read-only memory，rom)或随机存取存储器(random access memory，ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
63.此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由cpu执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被cpu执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
64.基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种i2c总线通信的装置，如图4所示，装置200包括：
65.连接模块，连接模块配置为将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；
66.划分模块，划分模块配置为将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；
67.创建模块，创建模块配置为在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；
68.通信模块，通信模块配置为根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。
69.在本发明的一个优选实施例中，划分模块还配置为：
70.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信道设置成固定频率；
71.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
72.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。
73.在本发明的一个优选实施例中，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。
74.在本发明的一个优选实施例中，还包括告警模块，告警模块配置为：
75.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
76.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
77.基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备。图5示出的是本发明提供的计算机设备的实施例的示意图。如图5所示，本发明实施例包括如下装置：至少一个处理器21；以及存储器22，存储器22存储有可在处理器上运行的计算机指令23，指令由处理器执行时实现以下方法：
78.将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；
79.将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；
80.在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；
81.根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。
82.在本发明的一个优选实施例中，为每个子信道设置通道频率包括：
83.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信道设置成固定频率；
84.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
85.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。
86.在本发明的一个优选实施例中，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。
87.在本发明的一个优选实施例中，还包括：
88.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
89.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
90.基于上述目的，本发明实施例的第四个方面，提出了一种计算机可读存储介质。图6示出的是本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。如图6所示，计算机可读存储介质31存储有被处理器执行时执行如下方法的计算机程序32：
91.将i2c控制器通过gpio管脚连接到处理器芯片外部，并将从器件连接到i2c控制器上以使从器件通过i2c控制器与处理器芯片进行通信；
92.将i2c总线链路的通信通道划分为若干个子信道，并使从器件在不同的子信道中通信，并为每个子信道设置通道频率；
93.在i2c控制器中创建配置表，并在配置表中记录通信通道的信息；
94.根据配置表中记录的通信通道的信息将从器件的通信信息汇集到通道频率最高的子信道中。
95.在本发明的一个优选实施例中，为每个子信道设置通道频率包括：
96.响应于手动为每个子信道设置通道频率，将i2c控制器与从器件进行通信的子信
道设置成固定频率；
97.将i2c控制器与处理器芯片进行通信的子信道设置成第一固定频率，其中第一固定频率大于从器件进行通信的固定频率；
98.响应于自动为每个子信道设置通道频率，将子信道中的数据包中的最高频率设置为子信道的频率。
99.在本发明的一个优选实施例中，配置表包括通道号、通道频率、从器件地址和通道状态信息，其中通道号以4位二进制数对每个子信道进行标号，通道频率为自动设置或手动设置的子信道的频率，通道状态由四位二进制数表示子信道的状况，其中第一位表示子信道是否正常，第二位表示链路是否短路故障，第三位表示链路是否断路异常，第四位表示从器件是否异常。
100.在本发明的一个优选实施例中，还包括：
101.每经过阈值时间读取配置表，并判断配置表中的数据是否异常；
102.响应于配置表中的数据异常，向管理员发出相应的告警。
103.此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
104.此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
105.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
106.在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、dsl或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
107.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本
发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
108.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
109.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
110.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
111.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。