许智豪，李维波，华逸飞，徐聪，范磊

武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070

0 引 言

舰船能量管理系统适用于发电自动化、系统监测报警、输配电监控保护以及用电设备的监控管理，是综合电力舰船的核心控制部分之一。在能量管理系统中，底层控制器的数量很多，并且需要采集、发送大量的I/O指令信号和状态信号。如果将底层控制器的各个部件、外围设备、I/O端口都分别采用独立的线路与微处理器直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。所以，有必要采用总线技术并借助I/O端口扩展处理芯片，从而最大限度地集成化处理数量庞大的数字量信号。

目前，I2C（Inter Integrated Circuit，I2C）总线主要应用于各类传感器、模数转换器、存储芯片、实时时钟芯片等数据处理芯片中。相较于其他总线接口，其结构简单、扩展性强，故可广泛应用于各种数据采集系统，例如云服务器中的智能家居控制系统［1］，以及在移动智能终端领域中利用I2C总线集中处理智能终端的多种传感器［2］。

I2C总线具备良好的可移植性，可以利用软件模拟I2C时序，并摆脱了处理器中I2C控制器的引脚范围限制。但同时，I2C也增加了软件处理的过程，降低了处理器效率，存在可靠性不高的缺点，可能会在数据传输过程中丢失或改变数据。为了提高I2C信号传输的可靠性，本文将增加I2C驱动芯片和专用隔离芯片，以保证其波形的稳定性。将介绍通过I2C总线采集控制大容量数据的方法，即CPU仅依靠串行数据线（Serial Data，SDA）和串行时钟线（Serial Clock，SCL）来实现与多个外围器件之间的全双工数据传输。……