《第十讲 IIC总线的介绍及串行通信总线的小结 课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十讲 IIC总线的介绍及串行通信总线的小结 课件.ppt（25页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第十讲 IIC总线的介绍及串行通信总线的小结1、IIC串行总结原理的介绍2、AT24C02的介绍3、串行通信总线的总结,10.1 IIC串行总线的组成及工作原理,采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。常用的串行扩展总线有： I2C （Inter IC BUS）总线、单总线（1WIRE BUS）、SPI（Serial Peripheral Interface）总线及Microwire/PLUS等。 本课仅讨论I2C串行总线。,10.1.1 I2C串行总线概述,I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的
2、包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。,I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。,每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由总线上接收数据的器件则为接收器。在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。为了避免混乱， I2C总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总线。 在80C51单片机应用系统的串
3、行总线扩展中，我们经常遇到的是以80C51单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。,10.1.2 I2C总线的数据传送,一、数据位的有效性规定 I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。,二、起始和终止信号,SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。,起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。 连接到I2C总线上的器件，若具
4、有I2C总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。 接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能无法立刻接收下一个字节，这时接收器件可以将SCL线拉成低电平，从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时，再释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送可以继续进行。,三、数据传送格式（1）字节传送与应答,每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。,2）数据帧格式 I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。 在起始信号后必须
5、传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。 在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：,由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的
6、第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号。这个信号是由对从机的“非应答”来实现的。然后，从机释放SDA线，以允许主机产生终止信号。,a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变：,注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。 A表示应答， A非表示非应答（高电平）。S表示起始信号，P表示终止信号。,b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据,c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正
7、好反相。,四、总线的寻址,I2C总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字节（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。 （1）寻址字节的位定义D7D1位组成从机的地址。D0位是数据传送方向位，为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。,主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。如一个从机的7位寻址位有4位是固定位，3位是可编程位，这时仅能寻址8个同
8、样的器件，即可以有8个同样的器件接入到该I2C总线系统中。,10.2.1 总线数据传送的模拟,主机可以采用不带I2C总线接口的单片机，如80C51、STC89C52等单片机，利用软件实现I2C总线的数据传送，即软件与硬件结合的信号模拟。一、典型信号模拟 为了保证数据传送的可靠性，标准的I2C总线的数据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终止信号、发送“0”及发送“1”的模拟时序 ：,二、典型信号模拟子程序,（1）起始信号Void T2CStart(void) SDA = 1;SomeNop( );SCL = 1;SomeNop( );SDA = 0;SomeNop( );,（2）终止信
9、号void I2cStop(void)SDA = 0;SomeNop( );SCL = 1;SomeNop( );SDA = 1;SomeNop( );,10.2.2 I2C总线器件的扩展一、扩展电路,二、串行E2PROM的扩展,（1）串行E2PROM典型产品 ATMEL公司的AT24C系列：AT24C01：128字节（1288位）；AT24C02：256字节（2568位）；AT24C04：512字节（5128位）AT24C08：1K字节（1K8位）；AT24C16：2K字节（2K8位）；,10.3 串行通信总线的总结,SPI或类SPI总线 ：ADC0832 DS1302UART总线：串口IIC总线:AT24C02,按同步通信异步通信分：同步通信：SPI IIC 串口异步通信：串口 单总线 串口,按应用范围分：近距离：SPI IIC 中距离：串口 USB远距离：485 PROFIBUS 等 网络,应用中的要点在哪：1、协议的学习2、对不含协议模块的则是时序的模拟3、接口电路 的设计,
