单片机系统设计与制作 教学课件 作者 倪志莲 第8章 串行总线扩展技术的应用.ppt

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1、第8章串行总线扩展技术的应用知识与技能目标知识目标：1.了解常用单片机串行扩展方式。2.掌握I2C总线、SPI总线及单总线的使用方法。3.掌握24CXX、TLC549、TLC5615、DS18B20等典型器件的编程方法。4.掌握单片机应用系统设计方法。技能目标：1.掌握单片机系统调试方法。2.掌握单片机串行扩展电路的各种连接方法及编程方法。2工作任务本项目的工作任务是用温度传感器自行设计一数字温度计，测量范围-55～125C，精确到小数点后1位，温度值可在LCD1602上或LED数码管上显示。38.1I2C总线应用串行总线I2C（I

2、nterIC）总线SPI（SerialPeripheralInterface）总线单总线（1-Wire）48.1.1I2C串行总线概述I2C总线是由Philips公司推出的一种双向二线制串行传输总线。特点：控制方式简单灵活，器件体积小，通信速率高、低功耗等。I2C总线允许接入多个器件，如A/D及D/A转换器、存储器等。总线上的器件既可作为发送器，也可作为接收器。按照一定的通信协议进行数据交换。在每次数据交换开始时，作为主控器的器件需要通过总线竞争获得主控权。每个器件都具有唯一的地址，各器件间通过寻址确定接收方。5当总线处于等待状态时，

3、数据线SDA和时钟线SCL都必须保持高电平状态。当时钟线SCL保持高电平时，且数据线SDA出现由高变低的变化时，为I2C总线工作的起始信号，此时I2C被启动。当SCL为高电平时，且SDA由低变高时，为I2C总线停止信号，此时I2C总线停止数据传送。SDA上的数据在SCL高电平时必须稳定，在SCL低电平时才允许变化。在I2C总线启动后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址，其中前7位为地址码，第8位为方式位（R/W）方式位为“0”表示发送，即CPU把信息写到所选择的接口或存储器；方式位为“1”表示CPU将从接口或存储器读信息。系统发

4、出开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和CPU发送到总线上的地址进行比较，如果与CPU发送到总线上的地址一致，则该器件即为被CPU寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位（R/W）确定。I2C总线的通信协议6数据格式在I2C总线上以字节为单位进行传送，每次先传送最高位。每次先传的数据字节数不限，在每个被传送的字节后面，接收器都必须发一位应答位（ACK），总线上第9个时钟脉冲对应于应答位，数据线上低电平为应答信号，高电平为非应答信号。待发送器确认后，再发下一数据。78.1.2AT24CXX系列存储器使用A0、A1、A2：地址线，

5、用于确定从芯片的器件地址。Vcc和Vss：正、负电源。SDA：串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送。SCL：串行时钟输入线。WP为写保护控制端，接“0”允许写入，接“1”禁止写入。8I2C总线的控制字节高四位：器件类型识别符，AT24CXX的器件类型识别符是1010，由Philips公司的I2C通信协议所决定，表示从器件为串行E2PROM。A2、A1、A0：器件地址，这三位受不同的电平控制，可实现在一个系统中扩展多片串行E2PROM芯片。控制字节的A2、A1、A0的选择必须与外部A2、A1、A0引脚的硬件连接或内部选

6、择相匹配，若A2、A1、A0无内部连接内这3位无关紧要，需做器件选择的，A2、A1、A0引脚可接高电平或低电平。最低位：读写控制位R/W，“0”表示下一字节进行写操作，“1”表示下一字节进行读操作。9I2C总线的起始信号、停止信号及应答信号时序图起始信号停止信号发送ACK发送ACK10AT24CXX字节写时序图11AT24CXX页面写时序图12AT24CXX读当前地址时序图13AT24CXX读指定地址时序图14AT24CXX读顺序地址时序图158.1.3AT24CXX系列存储器接口电路与编程用单片机的P3.2和P3.3分别发出SCL和

7、SDA信号。将数据0AAH存入AT24C02的地址00H中，再将该单元数据读出，送到P1口控制8个发光二极管工作。168.2SPI总线应用SPI（SerialPeripheralInterface）串行总线是由Motorola公司开发的全双工同步串行总线，用于MCU与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件间的串行通信。主要特点可以同时发出和接收串行数据。可以当作主机或从机工作，提供频率可编程时钟，发送结束中断标志，写冲突保护，总线竞争保护等。17SPI总线协议SS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先

8、规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。通过SS信号使得SPI允许在同一总线上连接多个SPI设备。SPI是串行通信协议，数据是一位一位的从高到低位传输的。由SCK提供时钟脉冲，MISO、MOSI则基于此