一、I²C总线的基本电路结构
1、I²C总线是一种串行总线系统
CPU电路上的I²C总线有两根线组成,一根是串行时钟线(SCL),一根是串行数据线(SDA)。CPU利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。
CPU电路是I²C总线系统的核心,I²C总线由CPU电路引出,彩电中很多需要由CPU控制的集成电路、组件电路、高频头等都可以挂接在I²C总线上,CPU通过I²C总线对这些电路进行控制。
I²C总线上挂接的被控集成电路功能与通常彩电相同,如存储器集成电路、色度/扫描集成电路等,只不过这些被控集成电路需要增加I²C总线接口电路。被控集成电路通过I²C总线接口电路接收由CPU发出的控制指令和数据,实现CPU对被控集成电路的控制。
2 、I²C总线接口电路
为了通过I²C总线与主控CPU进行通信,在I²C总线上挂接的每一个被控集成电路中,都设有一个I²C总线接口电路。在接口电路中设有解码器,以便接收由主控CPU发出的控制指令和数据。由于在彩电中使用的集成电路多为模拟电路,因此在接口电路中还设有数/模变换器(D/A变换器)和控制开关,CPU送来的数据经解码和D/A变换后才能对被控集成电路执行控制操作。
3 、I²C总线属于双向总线系统
CPU可以通过I²C总线向被控集成电路发送数据,被控集成电路也可通过I²C总线向CPU传送数据。但被控集成电路接收还是发送数据则由主控CPU控制。由于I²C总线是双向总线系统,因此CPU可以对I²C总线上挂接的电路进行故障检查。
二、I²C总线系统的功用
以CPU为核心的I²C总线系统与电视机中的其他电路相结合,可以完成以下四项主要功能。
1、 用户操作功能
用户对电视机的节目预选、音量、亮度、色度等的控制均可通过CPU和I²C总线和受控集成电路来完成。这项功能与常规遥控彩电CPU所具有的功能是相同的。
2、 检修调整功能
对电视机各单元电路进行工作方式设定和调整的功能。以往需要利用半可调电位器进行调整的项目(如:高放AGC、副亮度、场幅、场中心、白平衡等)和检修开关在I²C总线彩电中都可以进入检修状态通过遥控器来完成。这项功能,省掉了很多常规彩电中大量使用的半可调电位器,提高了产品的可靠性。
3、 故障自检功能
由于I²C总线具有数据双向传输功能,因此CPU可对I²C总线被控集成电路的工作状态进行检测,并对检修人员提供故障自检信息。
4、 生产自动化调整功能
采用I²C总线的电视机省掉了大量的半可调电位器,大大简化了调整工艺且产品一致性好。在电视机生产时,可将生产线上的计算机与电视机的I²C总线相连,将 佳调整数据传送到电视机的存储器中
三I²C总线系统的核心
1、 第一核心电路:CPU
I²C总线系统的第一核心电路是CPU,又称为“主控CPU”。I²C总线彩电中的CPU与常规彩电中的CPU作用相同,只是增加了I²C总线的相应功能。
2、第二核心电路:存储器
在I²C总线彩电的存储器中,存储着CPU对整机所有被控电路的控制数据和用户数据,而普通彩电的存储器只存储用户数据。
在普通遥控彩电中,存储器发生故障时,只是用户数据消失,整机还能工作。但在I²C总线彩电中,存储器发生故障,将可能导致整机不能工作。
3、第三核心电路:视频/色度/扫描集成电路
在I²C总线彩电中,CPU时刻与该电路交换信息,当视频/色度/扫描集成电路发生故障时,将可能导致I²C总线系统的保护动作。
四、I²C总线CPU是怎样对被控电路进行控制的
CPU对I²C总线上所有被控电路的控制数据都存储在存储器中,每次开机时,CPU都要从存储器中取出控制数据,然后选择被控电路,将数据传送到选中的电路中,实现对被控电路的控制。
需要指出的是,I²C总线系统中的被控电路没有存储数据的功能,因此,每次开机时CPU都要从存储器中取出数据,送到被控电路。
五、I²C总线的端口标注
在电路图上标注I²C总线端口,常见的有SCL(时钟线)、SDA(数据线)。此外,在有的机型上,时钟线标注为:CLK,数据线标注为:DATA。
六、I²C总线彩电的调整
1、何时需要对I²C总线彩电进行调整
在I²C总线彩电中,很多电路调整和电路状态的设置都需要通过I²C总线进行。因此,在彩电使用日久器件特性变化或检修更换元器件都需要对电路进行调整(例如高放AGC、副亮度、副对比度、场幅、场线性、场中心、行幅、枕校等等)时,必须掌握进入检修调整状态的密码和各电路的调整命令及调整数据,只有掌握调整密码,按照一定的要求操作,进入电视机的检修状态后,才能通过I²C总线进行电路调整。
2、更换存储器后要进行“初始化”操作
在普通彩电中,若更换存储器后,只需进行一次节目预选操作,把搜索到的节目数据存入存储器中即可。而在I²C总线彩电中,若更换了存储器则需对其“初始化”操作,否则电视机是无法正常工作的。这是因为新更换的存储器中没有任何有关电视机工作的数据,要令机器正常工作,要把各受控电路的状态数据、调整数据重新写入存储器中,这个过程即为“初始化”操作。
“初始化”操作可分手动和自动两种方式。手动操作时,要按厂家给出的某机的标准数据一条条地写入存储器。在检修这类电视机时,应先看能否调出其原存储器中存储的有关数据,若能,则应调出后加以记录,然后更换存储器。更换后按记录的数据,或厂方给出的数据重新写入各受控电路的数据。
自动“初始化”方式:这种电视机CPU中ROM内部存有各受控电路的标准数据或平均数据,若更换存储器后只要按要求执行一个规定的操作程序,有关数据就会一次写入更换后的存储器中。
对以上两种“初始化”操作后,还须对某些调整项目根据电视机的实际工作效果或按厂家的有关说明进行个别调整,使电视机工作在 佳状态。
3、如何进入I²C总线彩电的检修调整状态
在对I²C总线彩电进行调整时,首先需要从电视机的正常收看状态进入调整状态或称检修状态。进入检修状态后,电视机的屏幕上将有相应的显示。不同厂家、不同型号的电视机进入检修状态的方法也不相同,一般有一下几种:
(1)密码进入法。按照完全的顺序操作遥控器或电视机上的几个按键后,即可进入电视机的检修状态。
(2)检修开关进入法。采用此法的I²C彩电,在其主电路板上设有一个检修开关,按动此开关即可进入检修状态。
(3)测试点短路法。采用此法的I²C彩电,在其主控CPU附近设有一组测试点,将其短路后即可进入检修状态。嘉华25S5彩电即是如此
4、存储器数据类型及初始化操作注意事项
为了说明的方便,可将存储器中存储的调整数据分为两种:一种为固定数据,此类数据在同一种型号的所有彩电中都相同,只要写入即可,一般在检修时不需要调整。另一类数据为平均数据,这些项目下的数据,每一台电视机可能略有区别,需进行个别调整,例如显象管白平衡调整数据等。明白了这点,也就知道了初始化操作的注意事项:第一,除非更换存储器,不要随便进行存储器的初始化操作,尤其时自动初始化操作,因为有些需要个别调整的项目,在调整时,需要使用信号发生器和示波器等设备,业余条件下困难一些。第二,养成调整前记录下原始数据的习惯(在更换存储器前也要试试能否调出原数据),以便调整失败后的恢复。
5、初始化后的调整
在对存储器进行初始化操作将数据写入存储器后,还需对某些调整项目的数据参照图像效果或按照厂家提出的要求进行个别调整(也可参考更换存储器前所记下的原数据)。
七、I²C总线彩电的检修要点
1.、正确区分软硬件故障。
在I²C总线彩电中都有一个存有重要信息的E2PROM(电可擦写只读存储器),如其间数据发生错误(用户误调)就会造成电视机出现千奇百怪的故障现象,我们称之为软件故障。软件故障与硬件故障极易混淆,正确的区分方法是结合故障现象,分析故障可能存在于哪个电路,然后进入I²C总线检修状态,找到存储器中存在的相关数据看其是否正确。若错误,则进行修正;若正确则可排除软件故障,进行常规检修即可。
2.、不要盲目换元器件,特别是存储器。
在通常的彩电中,存储器所存储的数据仅有节目预选数据(频段和调谐电压)及音量、亮度、对比度、色度等一些模拟量数据,而在I²C总线彩电中,存储器还要存储各被控电路的调整数据及电路状态。在电视机每次开机时,CPU都要从存储器中调出这些数据,然后通过I²C总线送往各被控电路。因此,若存储器发生故障,其现象也可能不再仅仅是通常彩电的存不住台了。若非换不可,在考虑更换新的存储器之前,应先进入检修调整状态,看是否能调出原存储器中的数据。若能,将所有数据记录下来备用。在更换新的存储器后,也应进入检修调整状态,将记录下来的数据重新写入新更换的存储器中。
3、.要有充分的资料准备,深刻了解机器的工作原理。
不能从侥幸的心理出发,像检修常规彩电那样去试换IC。有些I²C彩电采用贴片式集成电路,由于个人焊接工艺、工具及水平的限制,盲目的怀疑、拆换,极易造成机器的不可修复,修理人员要特别引起注意。
4、不同厂家的机器进入检修调整状态的方法也不一样,有时甚至相同厂家不同型号的机器进入检修调整状态的方法都不一样,有些机器还设有密码,这一点只能通过多积累经验。在此向大家推荐一个好方法,那就是如果发现周围有新型号的I²C总线彩电,在征得机主同意的情况下,可查看其随机资料。 好能进入检修调整状态,将存储器中的原始数据记录下来。
八、I²C总线系统的检测方法
1、如何判断总线系统是否正常
检修I²C总线彩电时,可通过测量总线电压及波形来判断总线控制系统是否正常。测量时,应对CPU的总线输出端及被控器的总线输入端都进行测量,若测量的结果符合如下规律,说明总线系统大致正常。
①检修时,若发现CPU的总线输出端与被控器的总线输入端电压相差很大,说明总线有开路现象,应查总线上的串接电阻。
②检修时,若发现总线电压低于正常值,则查以下一些部位:总线供电电源及上拉电阻: 因总线输出电路属开路形式,当供电电源丢失或上拉电阻断路时,总线输出端得不到供电,从而使总线电压下降。
总线与地之间所接元件是否漏电或击穿: 为了提高总线的抗干扰能力,许多彩电的总线与地之间接有电容或稳压二极管,当它们漏电或击穿时,总线电压会下降。
被控电路的总线接口: 当被控电路的总线接口出现故障(如内部电路击穿等)时,也会引起总线电压下降,此时可采用断路法进行检查,即断开被控电路与总路线的连接,看总线电压是否恢复。若总线电压恢复了,说明该被控电路便是故障所在。若总线电压仍未恢复,则再断开其他被控电路,直到找到故障为止。另外被控电路总线接口供电不正常时,也有可能导致总线电压下降。
CPU本身: 若通过上述检查,仍未找到故障,则应检查CPU本身。
③若检修时,发现总线电压为高电平,操作遥控器及本机键盘时,电压又不抖动,且总线上也无波形存在,则说明故障很可能发生在CPU或存储器上,应重点检查CPU的工作条件(供电电路、时钟电路、复位电路、键盘电路)及存储器的外围元件。若未发现问题,可试着更换存储器和CPU。
④若总线电压及波形正常,只是个别功能丢失,则查软件设置,一般通过正确设置数据后,即可排除故障。
值得注意的是,在操作本机键盘或遥控器时,不可能所有的按键都能引起I²C总线电压抖动或波形变化,一些键的控制过程不需I²C总线来完成,I²C总线的电压和波形自然也就不会变化。
2、CPU及存储器的更换
I²C总线彩电所用的CPU不同于普通遥控彩电所用的CPU,其芯片内ROM中写有控制软件,有些厂家还专门以软件号来对CPU进行命名。当CPU损坏后,不能随便从市面上购一块硬件型号相同的CPU换上,这样做很可能使机器无法正常工作,而必须选用厂家提供的原型号的CPU进行更换。另外,同一硬件型号的CPU一般会在不同厂家所生产的电视机上应用,尽管它们的图标型号一样,但它们之间一般不能相互替换。
在普通彩电中,若更换存储器后,只需进行一次节目预选操作,把搜索到的节目数据存入存储器中即可。而在I²C总线彩电中,若更换了存储器则需对其“初始化”操作(参看六-2)。
特别说明三点:①检修I²C总线彩电时,首先要熟悉机器进入检修模式的方法和软件调整清单;②当图像质量不能达标时,不妨先调后修;③碰到彩电某功能丢失或怪故障时,不妨从I²C总线系统入手,先查软件设置,再查总线系统中的电路
九、怎样判断所修的彩电是否属于I²C总线型彩电
1 、I²C总线彩电的定义
(1) I²C总线彩电的基本定义 只要彩电中的CPU利用I²C总线技术规范进行数据传输,即可认为这台彩电是I²C总线彩电。按照这种定义,I²C总线彩电的 简单结构就是在CPU的I²C总线上只挂接存储器。实际上,在修理实践中常常不将这类彩电称为I2C总线彩电,或称为简单的I²C总线彩电,它的检修方法与常规遥控彩电方法类似。
(2) 修理中对I²C总线彩电的定义 修理中对I²C总线彩电的定义为:在CPU的时钟线SCL和数据线SDA上至少应挂接有存储器和视频/色度/扫描(单片机小信号处理)集成电路。这类彩电在检修中所遇到的故障和检修方法与常规遥控彩电有所不同。
2 、通过显像管电路板识别I²C总线彩电
彩电中使用了I²C总线系统后,省掉了大量的半可调电位器,包括显像管尾板上的5个白平衡调整电位器。因此,打开机壳,看一看显像管电路板,如果没有白平衡电位器,那么这台彩电肯定是I²C总线彩电