第6章 串行接口技术.ppt

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1、第6章串行接口技术在串行扩展中，可以根据接口主器件的数量分为单主器件系统和多主器件系统。其中单主器件系统应用最普遍。在单主器件系统中，具有一个主器件和多个从器件，数据的传送由主器件控制。主器件启动和停止数据的发送，提供同步时钟信号。在应用中使用种类最多的是功能繁多的从器件。目前常用串行总线主要有I2C总线、SPI总线、One-Wire总线（单总线）。本章介绍支持器件较多、连接较为简单的I2C串行总线和One-Wire总线。第6章串行接口技术I2C串行总线I2C串行总线是Philips公司提出的一种板内芯片间串行总线。它用两

2、根连线即可方便地实现外围器件扩展。I2C总线上数据传送的基本单位为字节，采用高位在前的格式。主从器件之间一次传输的数据称为一帧，由启动信号、若干个数据字节和应答位以及停止信号组成。第6章串行接口技术SPI总线SPI（同步串行外设接口）由Motorola公司提出，是一种三线同步接口，分别为同步信号、输入信号和输出信号。另外每个扩展芯片还需要一根片选线，主器件通过片选线选通与其通信的从器件。SPI是全双工的，即数据的发送和接收可同时进行。如果仅对从器件写数据，主器件可以丢弃同时读入的数据；反之，如果仅读数据，可以在命令字节后，

3、写入任意数据。数据传送以字节为单位，并采用高位在前的格式。第6章串行接口技术One-Wire总线（单总线）One-Wire总线是DALLAS公司研制开发的一种协议。它由一个总线主节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合One-Wire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻址依据这64位的不同来进行。One-Wire总线利用一根线实现双向通信。因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明确的时间要求。基本的时序包

4、括复位及应答时序、写一位时序、读一位时序。 在复位及应答时序中，主器件发出复位信号后，要求从器件在规定的时间内送回应答信号；在位读和位写时序中，主器件要在规定的时间内读回或写出数据。第6章串行接口技术I2C串行总线原理与应用串行单总线原理与应用串行模/数转换器I2C总线键盘/显示器接口芯片ZLG7290I2C总线串行8位数/模转换器MAX517基于I2C总线的ADS1100型16位模/数转换器I2C串行总线原理与应用I2C串行总线的组成与工作原理I2C串行总线的接口设计I2C串行总线器件应用举例实践与思考I2C串行总线的组

5、成与工作原理I2C串行总线的基本特性I2C总线的数据传送I2C串行总线的基本特性I2C总线是Philips公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线仲裁和高低速器件同步功能的高性能串行总线。它具有如下基本特性。I2C串行总线只有两根双向信号线I2C总线是一个多主机总线I2C总线的SDA和SCL是双向的，均通过上拉电阻接正电源I2C总线的总线仲裁I2C串行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。所有连接到I2C总线上的器件的数据线都接到SDA线上，各器件的时钟线均接到SCL线上。I2C总线

6、的基本结构如图所示。I2C总线是一个多主机总线总线上可以有一个或多个主机，总线运行由主机控制。这里所说的主机是指启动数据的传送（发起始信号）、发出时钟信号、传送结束时发出终止信号的器件。通常，主机由各种单片机或其他微处理器充当。被主机寻访的器件叫从机，它可以是各种单片机或其他微处理器，也可以是其他器件，如存储器、LED或LCD驱动器、A/D或D/A转换器、时钟日历器件等。I2C总线的SDA和SCL是双向的均通过上拉电阻接正电源如图所示，当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的器件（相当于结点）的输出级必须是漏极或集电

7、极开路的，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。SCL线上的时钟信号对SDA线上各器件间数据的传输起同步作用。SDA线上数据的起始、终止及数据的有效性均要根据SCL线上的时钟信号来判断。在标准I2C普通模式下，数据的传输率为100Kbps，高速模式下可达400Kbps。连接的器件越多，电容值越大，总线上允许的器件数以总线上的电容量不超过400pF为限。I2C总线的总线仲裁在多主机系统中，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

8、一台主机控制总线。首先，不同主器件（欲发送数据的器件）分别发出的时钟信号在SCL线上“线与”产生系统时钟：其低电平时间为周期最长的主器件的低电平时间，高电平时间则是周期最短主器件的高电平时间。仲裁的方法是：各主器件在各自时钟的高电平期间送出各自要发送的数据到SDA线上，并在SCL的高电平期间检测SDA线