12 串行总线扩展技术

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I 2C 器件n
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（一） I2C总线的信号线

（二） I2C总线的驱动能力
I2C为开漏或开集电极输出，需加上拉电阻Rp ，输出 能实现线“与”的逻辑功能。 时钟线SCL和数据线SDA都是双向传输线，总线备用 时SDA和SCL都保持高电平，只有关闭I2C总线时才使 SCL钳位在低电平。 在标准模式下数据传送速率100kbit/s。总线的驱动 能力受总线电容限制，不加驱动扩展时驱动能力为 400pF。
/*1-启动I2C总线*/ /*2-停止I2C总线数据传送*/ /*3-发送应答位*/ /*4-发送非应答位*/
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extern void cack( ); /*5-应答位检查*/ extern void wrbyt(uchar shu); /*6-发送一个字节*/ extern void wrbyt0( ); extern void wrbyt1( ); extern uchar rdbyt( ); /*7-读取一个字节*/ extern void wrnbyt(uchar slaw,uchar number,uchar ff[]); /*8-发送n 个字节*/ extern void rdnbyt(uchar number,uchar slar,uchar qq[]); /*9-接收n 个字节*/

地址（4位），数字引脚地址（3位），读/写地 址（1位）。 以8574为例：SLAW=0X40；SLAR=0X41。
芯片类型地址 0 1 0 0 数字引脚地址 0 0 0 读/写 0(写)，1(读)
（五） I2C总线的数据传送与时序 主从机之间的一次数据传送由启动信号、若干数 据字节和应答位、停止信号组成。 1）一位数据的传输 SCL的一个周期对应一位数据传送，低电平时允 许数据线上的电平变化，高电平期间数据线上的 电平稳定。（启动停止除外）
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种类
型号
器件地址及 寻址字节
备注
256×8静态RAM
256B E2PROM 512B E2PROM 1024B E2PROM 2048B E2PROM 8位I/O口 4位LED驱动控制器 160段LCD驱动控制器 4路A/D、1路D04 AT24C08 AT24C16 PCF8574 PCF8574A SAA1064 PCF8576 PCF8591 PCF8583
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/********4-发送非应答位*******************/ void mnack( ) { SDA=1; SCL=1; _nop_( ); _nop_( ); SCL=0; SDA=0; }
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/*************5-应答位检查********************/ void cack( ) { SDA=1; SCL=1; F0=0; if(SDA==0) {SCL=0; _nop_( );_nop_( ); } else {F0=1; SCL=0; _nop_( );_nop_( );} }
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I2C
BUS(Inter IC BUS)是Philips推出的芯片间串 行传输总线，以两根线实现了完善的同步数据传 送，不需要片选线，可以方便地构成多机系统和 外围器件扩展系统。
+5 V
RP
P1.7 P1.6
RP
SDA SCL
具有I2C总线 的单片机
I2 C 器件1
I 2C 器件2
...
I 2C 器件i
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for(l=0;l<number;l++) { data0=rdbyt( ); qq[l]=data0; if(l<(number-1)) mack(); } mnack( ); stop( );
三位数字引脚地址A2A1A0
三位数字引脚地址A2A1A0 二位数字引脚地址A2A1 一位数字引脚地址A2 无引脚地址，A2A1 A0悬空 三位数字引脚地址A2A1A0 三位数字引脚地址A2A1A0 二位模拟引脚地址A1A0 一位数字引脚地址A0 三位数字引脚地址A2A1A0 一位数字引脚地址A0
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I2C接口器件的寻址字节由3部分组成，芯片类型
S SLAW/R A Data1
Data1 A
A …
…
Datan
Datan
A/ A A/ A
Sr
P
SLAR/W
A
6）模拟I2C的程序设计 可以软件模拟I2C协议，完成主控器件功能。 选用P1.6、P1.7作为时钟线SCL和数据线SDA，晶振 采用6MHz。 包括启动（STA）、停止（STOP）、发送应答位 （MACK）、发送非应答位（MNACK）、应答位检 查（CACK）、发送一个字节数据（WRBYT）、接收 一个字节数据（RDBYT）、发送n个字节数据 （WRNBYT）、接收n个字节数据（RDNBYT）九个 子程序。
4.1 串行总线扩展技术
4.2 人机通道接口技术 4.3 A/D转换器的选取和使用
4.4 D/A转换器的选取和使用


串行扩展:模块化、标准化、省去大量连线、提高 可靠性、降低成本 ——大趋势，大方向 几种总线：
◦ ◦ ◦ ◦ ◦ 1. 2. 3. 4. 5. UART方式 I2C总线 单总线（ 1－wire ） 串行外设接口（SPI） Microwire串行扩展接口
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S：起始信号； Sr：重复起始信号； P：停止信号； A：应答信号； A ：非应答信号； SLAW：写寻址字节； SLAR：读寻址字节； Datal～Datan：被写入/读出的n个数据字节。 读操作:
S SLAR A Data1 A Data2 A … Datan-1 A Datan
A
P
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读写操作:（注：未注明数据方向）
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C51中，软件包分为两个文件：IIC.H和IIC.C。应用时， 两个文件加入同一工程，统一编译、连接。 WRNBYT子程序针对的是肯定应答。
IIC.H： sbit SDA=P1^7; sbit SCL=P1^6; #define uchar unsigned char #define uint unsigned int extern void sta( ); extern void stop( ); extern void mack( ); extern void mnack( );
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/*******2-停止I2C总线数据传送**********/ void stop( ) { SDA=0; SCL=1; while(SCL==0){;} SDA _nop_( ); SDA=1; SCL _nop_( ); _nop_( ); 终止信号 SCL=0; }
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/*********3-发送应答位********************/ void mack( ) { SDA=0; SCL=1; _nop_( ); _nop_( ); SCL=0; SDA=1; }
1010A2A1A0R/W
1010 A2A1A0R/W 1010 A2A1P0R/W 1010 A2P1P0R/W 1010 P2P1P0R/W 0100 A2A1A0R/W 0111 A2A1A0R/W 0111 0 A1A0R/W 0111 00 A0R/W 1001 A2A1A0R/W 1010 00 A0R/W
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/********6-发送一个数据字节**************/ void wrbyt(uchar shu) { void wrbyt0( ); void wrbyt1( ); uchar i; if((shu&0x80)>0) { SDA=1;} else { SDA=0;} SCL=1; while(SCL==0){;} _nop_( );
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（三） I2C总线的工作方式 I2C总线上支持多主和主从两种工作方式。在多主方 式中，通过硬件和软件的仲裁，主控制器取得总线 控制权。而在多数情况下，系统中只有一个主器件， 只需要了解主从工作方式。 很多CPU芯片都具有I2C总线主接口，能够按照状态 码自动进行总线管理，用户只要在程序中装入这些 标准处理模块对总线操作即可。 （四）I2C总线上的器件地址 在主从方式中，从器件的地址包括器件编号地址和 引脚地址，器件地址由I2C总线委员会分配，引脚地 址决定于引脚外接电平的高低。
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2）总线数据传送的启动与停止 启动信号与停止信号都由主控制器产生。 启动信号：在时钟线保持高电平期间，数据线出现 由高电平向低电平变化时启动I2C总线 停止信号：在时钟线保持高电平期间，数据线上出 现由低到高的电平变化时将停止I2C总线 3）数据字节和应答 每次传送的字节数没有限制，每个字节传送高位在 先，后必跟一个应答位或非应答位 ，数据传送和应 答位的时钟脉冲均由主机产生。发送应答位时，发 送端在应答时钟脉冲高电平期间释放SDA（高）， 转由接收器控制，发出应答位或非应答位。
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for(k=0;k<number;k++) { wrbyt(ff[k]); cack( ); if(F0==1) break; } if(F0==0) break; } stop( );
}
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/**********9-接收n个字节数据****************/ void rdnbyt(number,slar,qq) uchar number,slar,qq[]; { uchar idata data0,l; do{ sta( ); wrbyt(slar); cack( ); }while(F0==1);
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IIC.C： #include <intrins.h> #include <reg51.h> #include <iic.h> /***********1-启动I2C总线*****************/ void sta( ) { SDA=1; SCL=1; SDA while(SCL==0){;} _nop_( ); SDA=0; SCL _nop_( ); _nop_( ); 起始信号 SCL=0; }