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I2C 总线器件扩大单片机的接口

宣布日期:2017-05-05 16:42    阅读次数:次

黄玉燕

(集美大学轮机工程学院,福建厦门361021)
[择要]阐发I2C 总线的长处,时序和数据传输格局,操纵单片机的νo 口绒摹拟1 2 C 总线传输信怠,以此来扩大单片机的J/O接口,
[关头词] I2C 总线I/0 接口:单片机
[中国分类号] TP 212.9 [文献标识码] A
0 弁言
单片机已被普遍操纵,但其1/0 接口资本无限.在一些略微庞杂的操纵体系中,这一抵触特别凸起,凡是的处置体例是采黑8155 , 8255 , 8259, 74LS373 及74LS245 等外扩1/0 接口,如许一定会使体系加倍庞杂,戚本增添,靠得住性降落.良多具备1 2 C 总线接口的器件具备高效、适用、靠得住的特色, 1 2 C 器件有良多通用的核心接口器件及视频、声频、通讯等公用器件.商黯前良多经常操纵的单片就却不带1 2 C 恙线接口, {鼓可用其二摄拘系1/0 线,严酷遵照总线规约来摹拟1 2 C 总线遏制数据传输遵信.如许便能够操纵带12 C 总线接口的器件作为单片机外扩1/0 口的接口电路,来减缓单片机1/0 资本严重的环境,在操纵体系中又能够削减连线,减少体积,下降本钱,给应黯体系带来极大便利。
1 I2 C 总线接口道理
1. 1 总结接口道理
12 C 总线的接口道理如001 所示,其长处:1)数据传输接纳串行体例,只需2 条线,此中SDA 为串行数据线, SCL 为串行时钟. 2) 在主从布局中,能够有多个fc 总钱器件同时挂到fc 总统上. 3) 数据传输的节制体例最简化,串行数据与成回答用.的器件的核心引脚比拟简略.
1. 2 寻址体例
主器件普通为单片辙节制器,每1 个12C 总统上的从器件都应当有独一从地点.串行和并仔总钱不间,并行总线中有地点总线, CPU 经由过程地点总线送出男青要挑选的装备地点. fc总钱只需一根数据线,不另附地点线或外设选通钱,而是操纵启动旌旗灯号后的头几字节数据传递地点信息及节制信息.第一字节的寄义如图2 所示[1] 此中R/W 称读得位,为0表现主机写,即主机向从机发送数据;为l 表现主机读,即从机向主机发送数据.此中高七位是从机地点,从机地点可分为牢固地点局部和可编程地点局部.J2c 总线给各类型号的外设芯片都分派了牢固的器件编号地点,只需可编程地点是操纵体系按照现实遏制设想的,如许每一个从器件都有独一地点,主CPU 与它们之间遏制数据传输之前,先下发从器件的地点,等从器件确认今后再发送或领受有用数据.不是本器件的地点,将不呼应数据总线上的任何信息.
2 12 C 总线数据格局与节制时序
(以I2 C 器件SRAMPCF8570 和νo 接口芯片PCF8574 为例) .
1. 1 I2 C 总结数据格局
PCF8570 的总线数据格局如图3 所示[1]
此中S 标明肇端前提, 1010 是该器件的牢固编号地点, A2At Ao表现I2 C 总线器件的可编程地点. A2AtAo的地点挑选依靠器件内部连线的电平环境,能够有8 个一样的器件同时挂在同-J2c 总线上, A 为领受器件对发送器件的应对, P 是竣事旌旗灯号.图3 (a) 为写体例,这时候候主器件为发送,从器件为领受,字地点为存储器内存单位地点, αU 对从器件每写一次,地点会自能源日1 ,主器件每发送8 位数据今后就要发送1 位应对旌旗灯号,期待从器件应对,从器件应对后,再遏制下一字节传递,最初是竣事旌旗灯号.图3 (b) 为读体例,这时候候从器件发送,主器件领受.αU 对最初读的数据字节不送应对旌旗灯号,以此向PCF8570 表现传递竣事.
PCF8574 的数据格局如图4 所示[t]此中S , A, P, R/W 及A2At Ao的意思与PCF8570 一样,同-fc 总线上也能同时挂8 个如许的器件, PCF8574 的器件编号地点为0100.
1. 2 I2 C 总线节制时序
I2 C 总线上数据传输可否井井有理,首要决议于总线上的时序是不是合适I2 C 总线的请求,为保障信息的靠得住传递, fc 总线上的旌旗灯号时序必须严酷划定并按划定履行. I2 C 时序界说如图5 所示山.每一个时钟脉冲传输1 个数据比特,在时钟脉冲高电平时代,数据必须保障不变. 
1. 2.1 肇端和遏制
时钟和数据线均为高电平标明总线余暇;时钟坚持高电平时代, SDA 由高电平向低电平变更是肇端状况.时钟坚持高电平时代, SDA 由低电平向高电平变更是停止状况.时序界说如图6 所示.
1. 2. 2 领受应对
在肇端和竣事之间传输的数据是无限定的,每传递一个字节必须跟在应对脉冲时代会把数据线拉低.以是在与确认相干的时钟脉冲时代,应使数据线坚持为低电平,时序如图7 所示.
3 I2C 总线器件扩大单片机接口
 I2C总线器件与单片机接口简略,只需二根线SDA 能够双向传输数据, SCL 供给钟旌旗灯号,以PCF8570 扩大单片机的静态数据存储器和PCF8574 扩大单片机的输人接口为例,如图8 用12 C 器件扩大单片机接口,少占用单片机的νo 口线,使电路更简略,并具备较好的不变性.
4 用单片机软件完成与I2 C 总线接口
任何一种单片机用软件都可完成与12 C 总线的接口,如图8 所示操纵P 1. 0扣P l. l 口线摹拟fc 总线,为完成与12 C 总线的接口.法式流程(如图的中的全数读写、发送、领受操纵都要陪同时钟脉冲前提,必须严酷遵照12 C 总线对时序的请求.
理论证实,单片机用12 C 总线器件扩大的接口电路,只需软件严酷遵照12 C 总线规约,就有较高的靠得住性和不变性,同时电路布局简略,可普遍操纵于微处置电路及嵌入节制等通讯与电子体系中.

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