常见接口电路介绍.pdf

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1、常见接口电路介绍一、I2C总线简介1.什么是I2C?NXP半导体(原Philips半导体)于20多年前发明了一种简单的双向二线制串行通信总线,这个总线被称为Inter-IC或者I2C总线。目前I2C总线已经成为业界嵌入式应用的标准解决方案,被广泛地应用在各式各样基于微控器的专业、消费与电信产品中,作为控制、诊断与电源管理总线。多个符合I2C总线标准的器件都可以通过同一条I2C总线进行通信,而不需要额外的地址译码器。由于I2C是一种两线式串行总线,因此简单的操作特性成为它快速崛起成为业界标准的关键因素2.I2C总线的基本概念1)发送器(Transmitter):发送数据到总线的器件2)接收器(

2、Receiver):从总线接收数据的器件3)主机(Master):初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件4)从机(Slave):被主机寻址的器件其线路结构图如下:如上图示,I2C总线具有如下特点:1)I2C总线是双向传输的总线,因此主机和从机都可能成为发送器和接收器。不论主机是发送器还是接收器,时钟信号SCL都要由主机来产生2)只需要由两根信号线组成,一根是串行数据线SDA,另一根是串行时钟线SCL3)SDA和SCL信号线都必须要加上拉电阻Rp(Pull-UpResistor)。上拉电阻一般取值3~10KΩ4)SDA和SCL管脚都是漏极开路(或集电极开路)输出结构3.I2C总线的信号传输1

3、)3种速率可选择标准模式100kbps、快速模式400kbps、最高速率3.4Mbps2)具有特定的传输起始、停止条件a)起始条件:当SCL处于高电平期间时,SDA从高电平向低电平跳变时产生起始条件。起始条件常常简记为Sb)停止条件:当SCL处于高电平期间时,SDA从低电平向高电平跳变时产生停止条件。停止条件简记为P3)数据传输从确定从机地址开始a)多个从机可连接到同一条I2C总线上,它们之间通过各自唯一的器件地址来区分b)一般从机地址由7位地址位和一位读写标志R/W组成,7位地址占据高7位,读写位在最后。读写位是0,表示主机将要向从机写入数据;读写位是1,则表示主机将要从从机读取数据4)以

4、字节为单位的数据传输方式a)I2C总线以字节(Byte)为单位收发数据,主机总是先发地址再发数据b)在I2C总线传输数据过程中,每传输一个字节,都要跟一个应答状态位。遵循“谁接收谁产生”的原则,即总是由接收器产生应答位,应答位为0表示接收器应答(ACK);为1则表示非应答(NACK)c)如果接收器在接收完最后一个字节的数据,或者不能再接收更多的数据时,应当产生非应答来通知发送器4.I2C总线数据传输时序图示1)传输格式图示(灰色为主机的工作时隙,白色为从机的工作时隙)S:起始位(START)SA:从机地址(SlaveAddress),7位从机地址W:写标志位(Write),1位写标志R:读标

5、志位(Read),1位读标志A:应答位(Acknowledge),1位应答A:非应答位(NotAcknowledge),1位非应答D:数据(Data),每个数据都必须是8位P:停止位(STOP)2)传输时序示例5.I2C总线在手机上的常见应用所应用范围包括:摄像头、调频收音机芯片、音频编解码芯片、模拟电视、光电鼠标等二、SPI总线简介1.什么是SPI?串行外围设备接口SPI(serialperipheralinterface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口,Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI用于CPU与各种

6、外围器件进行全双工、同步串行通讯2.SPI总线应用线路图示如上图示,SPI总线具有如下特点:1)包含主机(MASTER)以及从机(SLAVE)2)由4条必要信号线组成:串行时钟线(SCLK)、主机输入/从机输出数据线(MISO)、主机输出/从机输入数据线(MOSI)、低电平有效从机选择线(SS)3)如果需要增加外部从机,则相应需要增加对应此器件的低电平有效从机选择线(SS)3.SPI总线波特率和时钟模式1)SPI模块支持125种不同的波特率,最大波特率为系统时钟频率的四分之一2)SPI有四种时钟模式,由CLOCKPOLARITY和CLOCKPHASE位控制。CLOCKPOLARITY位选择时

7、钟的有效沿是上升沿还是下降沿,CLOCKPHASE位选择是否有半个时钟周期的延时a)上升沿,无延时:SPI在时钟上升沿发送数据,在时钟的下降沿接收数据b)上升沿,有延时:SPI在时钟上升沿前半个周期发送数据,在时钟的上升沿接收数据c)下降沿,无延时:SPI在时钟下降沿发送数据,在时钟的上升沿接收数据d)下降沿,有延时:SPI在时钟下降沿前半个周期发送数据,在时钟的下降沿接收数据4种时钟模式如图所示4.SPI总

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