I2C总线普通IO口模拟编程示例

应用笔记494 利用MAX II CPLD 的I 2C 总线接口实现GPIO 引脚扩展引言本设计实例展示了Altera ® MAX ® II CPLD 通过工业标准I 2C 总线提供通用I/O (GPIO) 引脚扩展的能力。

为了减小封装尺寸和引脚数量，很多微处理器系统限制了通用I/O 的数量。

然而，如果系统有I 2C 接口，那么本设计可以通过I 2C 总线来加入更多的 GPIO 引脚。

借助于MAX IICPLD ，增加的这些GPIO 引脚要比微处理器的I/O 引脚功耗低。

GPIO 引脚扩展和I 2C在某些情况下，可能需要通过较长的PCB 走线来访问系统中的GPIO 引脚(例如蜂窝电话中不同部分的连接)。

I 2C 接口是2线系统，本设计通过普通的2线走线，在远端提供多个输入和输出引脚。

这提高了设计灵活性以及整个系统的物理紧凑性，还减小了封装尺寸和引脚数量。

可以通过这些通用输出引脚来连接并控制风扇控制器、LED 状态显示和状态指示器等设备。

同样的，复位引脚和按钮开关等设备可以直接连接到CPLD 的通用输入上，实现各种应用。

图1.通过I 2C 总线实现GPIO 引脚扩展2007年12月，1.0版利用MAX II CPLD的I2C总线接口实现GPIO引脚扩展GPIO引脚扩展的I2C接口MAX II CPLD用作I2C总线从机，在其I2C接口上有两个引脚：I2C时钟SCL和I2C 数据线SDA。

作为 I2C主机的主系统和MAX II(用作 I2C从机)进行通信。

CPLD为主系统提供8个通用输入端口和8个通用输出端口。

GPIO引脚并行接收 I2C总线串行发送的数据。

这样，可以同时读写所有8个通用I/O。

I2C接口对于I2C接口，CPLD(I2C从机)提供一个符合常用I2C 协议的内置7位地址。

主机发送起始信号，然后是7位地址和一个R/W位。

当I2C总线上广播的地址和从机设备的地址匹配时，根据主机发送的读或者写信号，设备发送一个ACK (应答)信号，然后是数据。

SCL = 0;
SDA = 1;
}
void I2cSendNack()
{
SDA_DIR = 0;
SDA = 1;
I2c_delay();
SCL = 0;
I2c_delay();
SCL = 1;
I2c_delay();
SCLபைடு நூலகம்= 0;
}
INT8U I2cCheckAck()
void WriteOneByte(INT8U cData);
INT8U ReadOneByte();
INT8U WriteI2cData(INT16U addr, INT8U cData);
INT8U ReadI2cData(INT16U addr);
void I2c_delay()
{
return 0;
}
cTemp = L_BYTE(addr);
WriteOneByte(cTemp);
if(I2cCheckAck() == 0)
{
return 0;
}
WriteOneByte(cData);
if(I2cCheckAck() == 0)
#define H_BYTE(wVal) *( (unsigned char*)&wVal+1)
#define L_BYTE(wVal) *( (unsigned char*)&wVal )
#define NOP() asm("nop")
#define INT8U unsigned char
if(I2cCheckAck() == 0)

4.2 I2C总线的构成和信号类型
1）I2C总线的构成
I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总
线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之 间进行双向传送，最高传送速率100kbps，采用7位寻址， 但是由于数据传输速率和应用功能的迅速增加，I2C总线 也增强为快速模式（400Kbits/s）和10位寻址以满足更高 速度和更大寻址空间的需求。各种被控制电路均并联在这 条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工
图 4-5 I2C总线接口
4.4 I2C总线的传输协议与数据传送
I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线 上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主
器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由
主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟
（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。
图4-8 页面写地址、应答和数据传送的时序图
说明:
(1) 其中S表示开始信号，A是应答信号，P是停止信号。
(2) SLAw是从器件的控制地址（最后一位为0，表示操 作）； (3) SADR是要写入页面的首地址。 3） 读操作 读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序 读。下图给出的是顺序读的时序图。应当注意的是：最后
nop; scl=1; nop; } void main() { init(); write_add(5,0xaa); delay(100); P0=read_add(5); while(1); }
//初始化函数 //往地址5中写入0xaa //读地址5中的数据，并送P0口驱动发光二极管显示 //无限循环
为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。从器件的

/*说明，该程序是模拟IIC的通信思想，但也不全是，首先本人设计的不是从机与主机的通信，而是两单片机是平等的，单片机A可以向B或其他任何单片机发送数据（通过各个单片机所设置的地址来加以区分），同时单片机A可以也向B或其他任何单片机读取数据。

反之单片机B或其他单片机也可以向A发送数据或读取A的数据，所以各个单片机的代码基本上是一样的，只需根据具体不同的需要调用就行。

由于本人初学单片机，代码写的并不是很好。

望各位多多指教！！！*///单片机A 的代码#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LOC_address 0x48sbit sda=P1^0;sbit scl=P1^1;sbit STROBE = P1^2;bit R_W;bit START_flag=0;uchar DEV_address;void delay(){uint i;for(i=0;i<=100;i++);}void init(){sda=1;scl=1;STROBE=1;}void start() //启动I2C总线{sda = 1;delay();scl = 1;delay();sda = 0;delay();// 此处scl不能拉低，否则两单片机通信时时序无法保持一致}/*void start_scan(){bit PreState;bit NowState;char NN = 10;PreState = sda; //记录当前SDA状态，用作比较while(scl == 1 && NN--){NowState = sda;if(PreState == 1 && NowState == 0) //如果为下降沿则为开始信号{START_flag = 1;}}}*/void Send_Date(uchar j){unsigned char i;bit temp;scl = 1;while(STROBE);if(STROBE==0){ delay();delay();delay();for (i = 0 ;i < 8 ;i++){if((j<<i)&0x80)temp=1;else temp=0;sda = temp; 、delay();scl = 0;delay();scl = 1;delay();}scl = 0;sda = 1; //释放数据线delay();STROBE=1;}STROBE=1;}uchar Receive_Date(){uchar i,j,k=0xff;scl = 1;STROBE=0;delay();if((!scl)&&(sda)){return k;}if(STROBE==0){while(scl);for(i=0;i<8;i++){while(!scl);if(sda==1)j=1;elsej=0;k=(k<<1)|j;delay();delay();while(scl);}P2=k;return k;}return k;}/*void ChackRdd(){uchar i,j,k=0xff;scl = 1;STROBE=0;delay();if(!STROBE){while(scl);for(i=0;i<8;i++){while(!scl);if(sda==1)j=1;elsej=0;k=(k<<1)|j;delay();delay();while(scl);}P0=k;R_W=k&0x01;DEV_address=(k&0xfe);STROBE=1;}STROBE=1;}void B_work(){if(STROBE){ChackRdd();if(DEV_address==LOC_address){if(R_W){STROBE=(~STROBE);Send_Date(0x55);}else if(!R_W){STROBE=(~STROBE);Receive_Date();}}}}*/void main(){init();while(1)//以下为测试代码。