维修I2C彩电必须搞清楚的问题

2014-10-26 18:14:32  阅读 86 次 评论 0 条
摘要:

随着电子产品的不断发展,家电产品越来越趋向于数字化、逻辑化、给家电产品注入了新的活力。就彩电而言,已经从过去的模拟化形式控制转化为数字化形式的控制。数字化的特点是“0”和“1”的概念,任何一种数字化产品都是按照这个发

    随着电子产品的不断发展,家电产品越来越趋向于数字化、逻辑化、给家电产品注入了新的活力。就彩电而言,已经从过去的模拟化形式控制转化为数字化形式的控制。数字化的特点是“0”和“1”的概念,任何一种数字化产品都是按照这个发展规律延续下去就I2C总线概念而言也不例外,它是由核心元件CPU引出两条线,一根是串行时种总线SCL,另一根为串行数据线SDA。在I2C彩电中都是以串行方式进行数字传送的,为什么要用串行数据传送而不用并行数据传送呢?这是因为在I2C彩电中,其运算速度要求是不高的,只是对它的的可靠性要求很高。而可靠性与挂在总线上的各集成单元的数量多少有关,集成单元越少,可靠性就越高。很显然,采用串行运行方式就可大大减少集成控制元件的数最。它的特点是:利用时间的先后表示数据信息,数字的传送是一位接一位的传送。所以,它的数字信息是动态的。核心元件是CPU,称为中央处理器。对模拟形式下控制的彩电中各个环节都可以挂到I2C总线上进行控制,CPU通过I2C总线对各个环节发布各种命令或接收数据。因此。用I2C总线组成的彩电应该定义为:彩电的CPU利用I2C总线对各控制环节进行数据交换的过程。只要CPU是利用I2c总线技术来进行各种数据传送,就可称为I2C彩电。也就是说;CPU上挂接了存储器、音频信号处理单元或其他的控制单元,才能称得上I2C控制的彩电。 
    一、CPU的概念 
    在I2C彩电的CPU中,设有控制部件、算术逻辑部件和寄存器。算术逻辑部件主要完成算术逻辑运算,即“0”或“1”的功能;控制部件主要任务是用于定时的时钟脉冲发生器以及其他的控制操作电路;寄存器的作用是存放操作数中间结果和标志工作状态的信息。这三个主要部分除在CPU通过内部总线相互传送数据外,还要通过接在I2C总线上的存储器沟通信息。CPU的外部设有I2C总线接口电路,包括移位寄存器、地址比较器、可编程地址发生器、译码器、锁存器、D/A转换等接口电路。这几个环节除了在内部通过总线相互联系外,也要通过外部的I2C总线与各环节进行联接。如:向彩电的各集成单元发送数据、搜集数据、故障检测等。外部总线一般由I2C总线和控制总线等其他总线组成,这些总线一般统称为系统总线。而在I2c彩色电视机中只突出了两根总线,即串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA)。利用这两条总线就可以完成双向传送各种信息。实际上,在I2C总线彩电当中已经把一些其他的控制单元压缩到了这两根总线上,由这两根总线来完成各项传输任务,减少了CPU引脚,简化了CPU的外围电路。应该说只依靠这两根总线是完不成各集成单元控制的,它只能和其他总线相配合才能完成各项控制任务。例如:CPU的外部总线,一般包括控制总线(系统控制总线)和I2C总线(数据总线)。通过这些外部总线来完成某些 控制。在I2C彩色电视机CPU的I2C总线上挂接了存储器,它存放了整机全部的被控电路的数据参数和用户所需的数据,CPU每次开机首先要从这个存储器中读取各种所需的控制信息,并在不同的时间内送到各个被控单元的端口,使其充成各工作状态。图1为CPU的内部框图。  
维修I2C彩电必须搞清楚的问题 第1张


    二、维修I2c彩色电视机必须搞清楚的问题 
    1.不管是普通彩电或是I2c总线彩电,目前大都采用CPU对各环节进行控制,而I2C总线与CPU的配合组成的彩电却能完成普通彩电所完不成的任务。比如:CPU可对I2C总线上的数据传送和对被控的各集成电路进行检测,同时得出相应的数据结论供维修者参考,并将最佳效果存入存储器。这和普通彩电相比是一个很大差别,因为普通彩电的CPU只存放用户所需的数据。 
    2.根据I2C总线的定义可知:I2C总线是一种数字信息传送的通路,任何一个挂在I2C上的集成单元的信息传送都是通过I2C的串行数据线SDA来传输数据,一般I2C彩电的CPU大都是8位,其一个字节也是8位,它每次传送的字节总数是不受限制的,各被控集成单元的地址就占7位,剩下的一位便是数据的传输方向位,“1”表示CPU接收外来数据,“0”表示CPU向外发送数据。CPU传送完一个字节后,随时还要发出一个确认信号,当发出的信息被确认无误后,CPU才能对第二组数据进行发送并对数据再确认,这个循环过程直至CPU发出中断信号为止。当CPU没有接收到某被控单元低电平信号时,CPU便判定该单元有故障,同时,故障单元向CPU发出请求中断信号,CPU接收到中断信号后,不再向该单元发送数据。但在一个时间只能有一个数据在传送,这个数据传送时,挂在I2C总线上其他集成单元的数据都将被禁止发送或接收。在计算机电路当中,传输总线的多少完全是由CPU的位数来确定的,如果说CPU为8位时,那么总线便是8根,因为计算机采用的是并行运算方式。而I2C彩电自CPU却不同,它采用的是串行运算方式,它的数据需要一位一位地在I2C上传送,因此,它减少了总线的数量。速度虽然慢,但它的运算精度却是很高。对彩电来说已经足够了,这就是它最大的优点。 
    显然,双向数据总线的含义就是进行双向数据传送。CPU内存和其他挂在I2C总线上的集成单元完全靠这两条总线与其他总线配合来完成数据传送,I2C总线从功能上看它可以完成用户操作功能。例如:完成色度、对比度、音量、对比度调节等功能。另外,它还可完成维修调节方面的功能。如对彩电各集成单元所规定的工作方式进行设定,再者就是故障自检功能。当挂接在I2C总线上的任何一个单元发生故障时,I2C总线上的脉冲数字电压将发生变化。这时,反映到彩电上就会出现各式各样的现象。如光栅异常、操作失控、伴音失真等现象。要想对挂在I2C总线上的任何单元进行控制就必须对这些单元进行编号,也就是地址设定,因此,就须由外部I2C总线接口电路来完成,称为地址总线接口。有了这些I2C地址总线接口电路,CPU就会按照这些地址码很方便地对所控制的单元读取数据,完成各集成单元的控制(见图2)。
维修I2C彩电必须搞清楚的问题 第2张


    在总线I2C电路中,首先要保证在任何时间内只能传送一个数据。因此,CPU所控制的每一个集成单元就要设置不同的地址接口电路,各自都有一个或多个片选端,在片选端上加上相应的逻辑电平后,各集成单元才能被选中而投入工作,依靠规定的每一集成单元的不同地址,就可保证在任意时间内只有一个集成单元被选中与CPU互通信息。 
    3.要想CPU与I2c总线上的各集成单元相互沟通信息,还要把挂在I2C上的所有集成单元的端子设置上接口电路。接口——实际上也是一些集成芯片,它可以用程序来改变它的工作方式,使其与挂接在I2C总线上的各集成单元相连接,可省掉硬件电路带来的很多麻烦。所以,用它作为CPU与控制单元的连接特点是方便、灵活。每个接口电路中都须设解码器,这个解码器的主要任务是完成CPU的读/写功能,上面提到在I2c控制彩电当中,被控对象的各集成单元一般是模拟形式,因为,数字信号和模拟信号是不能相互交换信息的,即CPU只能对数字量进行运算,而不能直接接受模拟量。因此,就需要设D/A转换电路,即数字/模拟电路,才能完成CPU与各集成单元之间信息数据传送(见图3)。  
维修I2C彩电必须搞清楚的问题 第3张
    图3虚线内的框图是接口电路。解码器的主要任务是接收CPU发出的指令和数据并进行解码。CPU可迅速地完成各种复杂的数字计算,但它只能识别“1”或“1”,最终结果仍是一个数字量,要把模拟量变成数字量后才能送到CPU中进行运算,计算结果有时还需要再转换成模拟量才能运用,所以说模拟转换器是CPU使用时不可缺少的元件之一。D/A转换器实际上就是用来将一些数据通过相应的控制开关转换成模拟控制电压来控制各集成单元。以上是关于总线CPU的一些基本概念,掌握了这些基本概念对我们维修I2c彩电是相当有用的。让我们知道I2c彩电的控制是数字化的控制,而不是模拟化的控制。每个环节都是用数字化来完成,而不是用模拟量去控制。 
    4、I2C彩电的常见故障现象。在I2c控制的彩电中,CPU是I2C彩电的主要控制核心,任何控制都需要它来完成。它的管脚包含了+5V电源、GND、外部地址总线、数据总线、总线控制、CPU控制、系统控制等各个控制总线。如果CPU内部遭到破坏,将会使整个系统处于瘫痪状态,包括它的软件部分,所以说它是彩电的核心的核心。另一个核心是它的存储器,其内部不但存有运算信息、控制信息及运算结果,且CPU每次初始工作都要从存储器中读取所需信息发送至各个被控集成单元。如果存储器出现问题或遭到高电j土或静电冲击,后果也是严重的,故障现象是死机。最后一个核心就是视频/色度/扫描等一些小信号处理电路,因为它要经常与CPU进行数字信息沟通。它损坏时便会向CPU发出故障信息,同时向CPU发出故障中断信号请求中断,这时保护功能开启,告知电路有故障不能开机。但要清楚的是,不管是CPU或被控的集成单元,有很多端口是与I2C总线不相干的,对这些电路出现的故障应按不同的情况进行处理,一般按常规的检修方法进行处理即可。 
    总的来说:维修I2C彩电要比普通彩电难度大一些,但只要在维修过程中不断积累经验并按照I2C的基本概念去分析,自己的维修经验就会有很大提高。 

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