i2c总线的组成及工作原理

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1、12C总线技术及应用实例上海同济大学电子与信息工程学院智能控制研究室(200092)季宏锋吴军辉徐立鸿摘要:介绍了工IC总线技术并对其技术标准进行了分析结合ATMEL公司的I℃的AT24C256应用，给出了硬件设计及C语言的软件实现关键词:I2CAT24C256总线接口技术为在硬件系统设计过程中提高硬件电路的效率和简1.2总线的电气结构化电路设计L.的复杂性，Philips公司开发出了一种新的12C总线为双向同步串行总线，因此I2C总线接u内硬件接口12C总线。TIC总线是一种简单的二线双向的总部为双向传输电路，如图1所示。总线端口输出为开漏结线接口协议。该总线

2、接口协议解决了设计数字控制电路构，故总线上必须有上拉电阻Rp。上拉电阻与电源电压时所遇到的许多接口问题，其优点如下。vu-SDA/SCL和总线串接电阻R有关，通常可选择5-(1)简化了硬件电路。在这种总线中只需要2根线，即10kf1(可参考有关数据手册)一根串行数据线((SDA),另一根为串行时钟线(SCL)o(2)每个挂在总线上的TIC器件都有唯一的地址，并可RPIIIIRP以通过软件寻址。SSDCAISIcD.1A.(3)因为在总线上可能有多个主12C器件，因此TIC总只DASCI.SDASCL线接口协议中有冲突监测和仲裁机制来防止通信中的数SDA出SCL出

3、门I日SDA出月ISCL出据丢失或发生错误(4)串行的二线双向总线在标准模式下的速率为SDA人、SCL人SDA人SCL人器件1#器件2#100Kbps，在快速模式下的速率为400Kbps，在高速模式下为3.4M饰so图1,0线的电气结构图(5)1IC器件中有滤波抗扰措施来保证数据的完整性。1.3总线节点的寻址方式(6)在总线上挂接的器件数目是有限的，即总线上的挂接到总线上的所有外围器件和外设接口都是总线容抗不能超过400pFo上的节点。在任何时刻总线上只有一个主控器件(主节点)1I1c总线技术实现总线的控制操作，对总线上的其它节点寻址，则分时hC总线具有十分完善

4、的总线协议，可构成多主系实现点一点的数据传送，因此总线上每个节点都有一个固统。在协议软件支持下，可自动处理总线上任何可能的运定的节点地址。I2C总线上的单片机都可以成为主节点，行状态。其器件地址由软件给定。存放在hC总线的地址寄存器1.1总线容f与驱动能力件，称为主器件的从地址。在12C总线的多主系统中，只有12C总线的外围扩展器件都是CMOS器件，总线有足当单片机作为从节点时，其从地址才能有意义。所以12C够的电流驰动能力。因此总线上扩展的节点数不是由电总线上所有的外围器件都有规范的器件地址流负载能力决定，而是由电容负载确定。1'C总线上每个1.41'C总线时

5、序实际节点器件的12C总线接口都有一定的等效电容。等12C总线t数据传输时序如图2所示。总线上传送的效电容的存在会造成总线传输的延迟而导致数据传输出每1帧数据均为1个字节。但启动1'C总线后，传送的字错。通常TIC总线负载能力为400pF,锯此可计算出总线节数没有限制，只要求每传送1个字节后，对方回应1个r}度及节点数目的限制数量。总线上的每个外围器件都应答位。在发送时，首先发送的是数据的最高位。每次传有个器件地址、因此L线上扩展外围器件时受器件地送开始时有起始信号，结束时有停止信号。在总线传送完址限制。1个字节后，可以通过对时钟线的控制，使传送暂停。一26一《

6、徽里机月应用》2002年常12期万方数据为结束信号。对AT24C256的任何操作命令，都必须以结SDA束信号来结尾。应答(4)应答信号:所有的数据和地址信号都是通过SDA总线暂停控制串行输人输出的AT24C256每收到1个字节的数据就要[给出1个低电平信号应答来表示数据已接收。ACK3-SACKal}Mf0FiAt-iLft2.4AT24C256芯片的读写逻辑图2PC总线效据传输时序AT24C256的芯片寻址命令:在1条总线上最多可以挂4个AT24C256，因此在每条读写指令中都要写匕芯片21'C器件AT24C256的应用实例的地址，从而可对其中一块AT24C2

7、56进行操作。该地址2.1AT24C256芯片AT24C256是美国ATMEL公司推出的E2PROM,它信息与芯片的A1和AO接法相关。芯片的寻址方式如提供256KL的位存储容量，其存储空间按照8位1字节MSBLSB图4所示的方式组成了32768个字节单位。AT24C256的数据输图4AT24C256寻址方式R/W为1时，表示读人引脚内都有噪声滤波器以过滤外部的扰动信号，同时它还具有很高的可靠性(数据可以保顾40年，可以经历操作;且/W为0时，表示写操作100000个写周期)，而且提供了5V,2.7V,L8V3种不同(1)写操作。写操作分为写字节和写页面。①写字

8、节:在一次写字节操作中，