大连海事单片机课件.ppt

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1、串行数据存储器的接口方法串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。在没有专门的串行扩展总线时，除了可以使用UART串行接口的移位寄存器方式扩展并行I/O口外，还可以通过并行总线扩展外围器件。并行总线扩展外围器件的优点是容量大，速度快。但由于并行总线扩展时连线过多，外围器件操作方式各异，外围器件与数据存储器混合编址等，都给单片机应用系统设计带来较大的困难。串行数据存储器的接口方法目前新一代单片机中使用的串行扩展接口有Motorola的SPI,NS公司的MICROWIRE/PLUS和PHI

2、LIPS公司的I2C总线。其中I2C总线具有标准的规范以及众多带I2C接口的外围器件，形成了较为完善的串行扩展总线。I2C总线I2C总线（InterICBus）是PHILIPS公司推出的两线串行多主总线。I2C总线最显著的特点是规范的完整性，结构的独立性和用户使用时的“傻瓜”化。I2C总线有严格的规范：接口的电器特性、信号时序、信号传输的定义、总线状态设置、总线管理规则及总线状态处理等。I2C总线结构I2C总线通过两根线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL，在总线连接的器件之间传信息，采用软件寻址

3、方式识别每个器件。I2C是多主机总线。可以由所连的多个器件分时控制总线（图5－13）。I2C总线结构单片机A将信息送至B：A(主器件)寻址B（从器件）；A(发送方)把数据传至B（接收方）；A终止传送。单片机A从B接收信息：A(主器件)寻址B（从器件）；A(接收方)接收B（发送方）数据；A终止接收。I2C总线结构串行数据线SDA和串行时钟线SCL都是双向I/O线，通过上拉电阻接正电源电压VDD，因此电平取决于线上的正电源，也可以由用户自行改变。数据传输与起停在总线进行正常数据传输时，如果时钟线CLK

4、处于高电平，数据线DATA上必须保持稳定电平，接收器从总线上读取数据，高电平为1，低电平为0.只有CLK为低电平时，才允许数据发送器变换数据，将待发送位写到数据线上。数据传输与起停I2C总线数据交换的起始和停止信号靠时钟线和数据线的不同状态组合产生。时钟线保持高电平时，数据线电平由高到低的跳变为起始信号，由低到高的跳变为停止信号。I2C总线的数据每字节8位。总线对每次传送的字节数没有限制，但每个字节后面都有位于第9个时钟脉冲处的应答位，即数据接收方对发送方回送一个低电平应答信号，数据发送方必须在这

5、个时钟位置上释放数据线。数据传输的标准格式主器件在发出起始信号后，送出地址字节，其中高7位是总线上各个器件的编码地址；第8位是方向位(R/!W)，表明主器件与从器件的数据传输方向：0表明主器件对从器件进行写操作，1表示主器件对从器件进行读操作；第9位是接收方的应答；然后是8位数据字节＋ACK（应答）；最后才是停止信号。时序小结只有CLK为低电平时，才允许数据发送器变换数据，将待发送位写到数据线上。时钟线保持高电平时，数据线电平由高到低的跳变为起始信号，由低到高的跳变为停止信号。每个字节后面都有位于

6、第9个时钟脉冲处的应答位，数据传输的三种方式(1)主器件写主器件向从器件连续发送n个数据字节，最后给出停止信号，整个过程中数据的传输方向不变。数据传输的三种方式(2)主器件读主器件从从器件连续读取n个数据字节，最后给出停止信号，整个过程中数据的传输方向不变。数据传输的三种方式(3)组合方式主器件首先发出起始信号和地址字节，启动与某一个从器件的数据传输，传输结束后立即与另一个从器件交换数据。寻址约定I2C总线利用起始信号第一个（或前几个）字节传送地址，软件地址至少长7位。除特殊规定外，第一个字节的高

7、7位是从器件地址；包括固定地址和可编程地址两部分。例如：I2C总线分配给8路7位DAC器件的地址为0100XXX，其中高4位0100是固定地址，低3位XXX是可编程地址。固定地址第一个字节的高4位为1111或0000时的特殊规定10位寻址第一个字节的前5位是11110，表示此次寻址是10位寻址方式，A1,A0两位和第二个字节的8位组成10地址。设备内部总线和I2C总线的接口设备内部总线和I2C总线的接口有两种方式：中断和查询。中断方式需要I2C总线专用的接口芯片；查询方式在不进行传输时，应尽量采用

8、较低频率查询总线。为保证起始字节也能被反应较慢的器件响应，主器件发出第一个S，再发一个字节00000001，再发一个S’。仲裁I2C总线支持多个主器件操作。当有多个主器件申请总线控制权时，并没有优先次序，需要系统进行总线裁定。I2C总线的结构设计是采用数据线和时钟线的开漏集（或开集电极）连接方式解决仲裁问题，DATA线和CLK线对于各器件来说在逻辑上是“线与”关系。仲裁方法:各器件在同步时钟的高电平时期，检测DATA线是否与自己发出的数据相同。由于多个器件所发出的数据在DATA线上