i2c课程设计--基于arm的i2c接口设计

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1、评阅教师评语：课程设计成绩考勤成绩实做成绩报告成绩总评成绩指导教师签名：课程设计报告论文题目基于ARM的I2C接口设计学院（系）：电子信息与自动化学院班级：测控技术与仪器学生姓名：刘鑫同组同学：朱红培学号：11007030117学号：11007030138指导教师：杨泽林王先全杨继森鲁进时间：从2013年6月10日到2013年6月28日19摘要:近年来，随着计算机技术及集成电路技术的发展，嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。I2C是一种较为常用的串行接口标准，具有协议完善、支持

2、芯片较多和占用I/O线少等优点，主要在服务器管理中使用，可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，便于管理。目前比较流行的串行扩展总线中，I2C总线以其严格的规范和众多支持I2C接口的外围器件而获得了广泛的应用。因此，我们对I2C接口进行了必要的探究，通过UART(异步串行接口)发送字节数据，然后利用I2C串行接口对外部存储器24C01进行读写，最后通过显示器LCD1602显示，正确验证了I2C的通讯功能。关键字:I2C串行接口UART外部存储器显示器LCD160219正文：1.设计原理与总体方

3、案：本设计包含三个部分：UART发送数据部分、I2C读写存储器部分、LCD1602显示部分，下面分别介绍各部分原理。1.1.异步串行接口UART是异步串行接口，LPC2000系列ARM7包含2个UART:UART0和UART1，UART0只有TXD（串行输出）和RXD（串行输入）两个引脚，只需设置相应的寄存器即可实现基本的数据收发功能。1.2．I2C总线基本原理I2C总线系统是由SCL（串行时钟）和SDA（串行数据）两根总线构成的，该总线有严格的时序要求。总线工作时,由串行时钟线SCL传送时钟脉冲,由串行数据线SDA传送

4、数据。总线协议规定,各主节点进行通信时都要有起始、结束、发送数据和应答信号，这些信号都是通信过程中的基本单元。总线传送是以帧为单位进行的，每当发送完1个字节后,接收节点就相应给一应答信号。1.2.1.I2C总线数据传输中的接受/发送器I2C总线系统中发送器与接收器来表明数据传输的发送方与接收方。发送器：总线上发送数据的器件。接收器：总线上接收数据的器件。1.2.2.I2C总线上数据的有效性I2C总线数据传输时，在时钟线高电平期间数据线上必须保持有稳定的逻辑电平的状态，高电平为数据1，低电平为数据0。只有在时钟线为低电平时

5、，才允许数据线上的电平状态变化，如图1所示。19图1I2C总线数据位传送1.2.3.I2C总线数据传送的起始、停止与应答I2C总线可以构成多主数据传送系统，但只有带CPU的器件可以成为主器件。主器件发送时钟、启动位、数据工作方式，从器件则接收时钟及数据工作方式，接收或发送则根据数据的传送方向决定。I2C总线上数据传送时的启动、结束和有效状态都由SDA、SCL的电平状态决定，在I2C总线规程中启动和停止条件规定如下：启动条件：在SCL为高电平时，SDA出现一个下降沿则启动I2C总线。停止条件：在SCL为高电平时，SDA出现

6、一个上升沿则停止使用I2C总线。启动条件后总线为“忙”，在结束信号过后的一定时间总线被认为是“空闲”的。在启动和停止条件之间可转送的数据不受限制，但每个字节必须为8位。首先传送最高位，采用串行传送方式，但在每个字节之后必须跟一个响应位。主器件收发每个字节后产生一个时钟应答脉冲，在这期间，发送器必须保证SDA为高，由接收器将SDA拉低，称为应答信号(ACK)。主器件为接收器时，在接收了最后一个字节之后不发应答信号，也称为非应答信号(NOTACK)。当从器件不能再接收另外的字节时也会出现在种情况。I2C总线的数据传送如图2所

7、示。19图2I2C总线上的信号1.2.4.I2C总线数据传送I2C总线上连接的每个器件都有自己唯一确定的地址，启动条件后主机发送的第一个字节就是被读写的从器件地址，其中第8位为方向位，“0”(W)表示主器件发送，“1”(R)表示主器件接收。总线上每个器件在启动条件后都把自己的地址与前7位相比较，如相同则器件被选中，产生应答，并根据读写位决定在数据传送中是接收还是发送。如图所示为主器件发送和接收数据的过程，无论是主发、主收还是从发、从收都是由主器件控制。图3主器件发送和接收数据的过程在主发送方式下，由主器件先发出启动信号(

8、S)，接着发从器件的7位地址(SLA)和主器件发送的方向位“0”(W)，即这个字节为SLA+W。被寻址的从器件在收到这个字节后，返回一个应答信号(A)，在确定主从应答正常后，主器件向从器件发送字节数据，从器件每收到一个字节数据后都要返回一个应答信号，直到全部数据都发送完为止。在主接收方式下，主器件先发出启动信号(S)