《C51串I2C总线.docVIP

I2C总线是Philips公司最先推出的一种双向数据传输总线，其仅使用两根连线便可以实现全双工同步数据传送。在I2C总线中，一条为串行数据线（SDA），另一条为一条串行时钟线（SCL）。I2C总线占用引脚少，接口协议简单。目前多数公司均推出了I2C总线接口的各种器件，如存储器、A/D、D/A、键盘、LCD等，大大方便了用户的选择。本章主要介绍了I2C总线的工作原理、寻址方式以及数据操作，并重点介绍了数据传输协议以及相应的C51子函数。最后通过具体的实例，介绍如何使用在没有I2C总线接口的单片机上读写具有I2C总线接口的E2PROM存储器。1? I2C总线概述I2C总线采用两线制，由数据线SDA和时钟线SCL构成。I2C总线对数据通信进行了严格的定义。1.1? I2C总线工作原理典型的I2C总线系统结构，如图所示。I2C总线上可以挂接多个器件，其中每个器件必须都支持I2C总线通信协议。1.2? I2C总线器件的寻址方式由于所有器件都通过SCL和SDA连接在I2C总线上，因此，主器件在进行数据传输前需要通过寻址，选择需要通信的从器件。I2C总线上所有外围器件都需要有唯一的7位地址，由器件地址和引脚地址两部分组成。器件地址是I2C器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定，不可更改。引脚地址是由I2C总线外围器件的地址引脚（A2，A1，A0）决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。1.3? I2C总线数据操作在I2C总线上，数据是伴随着时钟脉冲，一位一位地传送的，数据位由低到高传送，每位数据占一个时钟脉冲。I2C总线上的在时钟线SCL高电平期间，数据线SDA的状态就表示要传送的数据，高电平为数据1，低电平为数据0。在数据传送时，SDA上数据的改变在时钟线为低电平时完成，而SCL为高电平时，SDA必须保持稳定，否则SDA上的变化会被当作起始或终止信号而致使数据传输停止。1．写数据格式2．读数据格式2? I2C总线接口EEPROM存储器目前，市场上I2C总线接口器件有多种，例如A/D转换器、D/A转换器、时钟芯片和存储器等。这里以典型的I2C总线接口的存储器为例进行介绍。I2C总线接口EEPROM存储器是一种采用I2C总线接口的串行总线存储器，这类存储器具有体积小、引脚少、功耗低、工作电压范围宽等特点。目前，Atmel、MicroChip、National等公司均提供各种型号的I2C总线接口的串行EEPROM存储器。在单片机系统中使用较多的EEPROM存储器是24系列串行EEPROM。其具有型号多、容量大、支持I2C总线协议、占用单片机I/O端口少，芯片扩展方便、读写简单等优点。3? C51模拟 I2C总线协议在实际应用中，往往遇到所使用的单片机没有I2C总线接口，例如典型的 51系列单片机。为了让此类单片机用于操作I2C总线器件的能力，往往需要在程序模拟I2C总线数据传输协议。这里以典型的51系列单片机为例，假设其外接6MHz的晶振，采用P1.0作为时钟线SCL，P1.1作为数据线SDA。在C51语言的程序中，首先需要声明SCL和SDA所使用的引脚。其声明如下所示：sbit SCL=P1^0;sbit SDA=P1^1;3.1? 延时子函数这里给出一个典型的延时子函数。当单片机的工作频率比较高的时候，为了保证I2C总线的传输速率满足100kHz或者400kHz的限制，可以进行适当的延时处理。用户可以根据需要使用。延时子函数的程序示例如下：void Delays(unsigned int number)??? ??? ??? //延时子程序{unsigned char temp;for(;number!=0;number--)??? //循环{for(temp=0;temp100;temp++)??? ??? //空循环{}}}3.2? 起始信号子函数起始信号子函数用于开始I2C总线通信。其中，起始信号是在时钟线SCL为高电平期间，数据线SDA上高电平向低电平变化的下降沿信号。起始信号出现以后，才可以进行后续的I2C总线寻址或数据传输等。起始信号的时序，如图所示。在程序中，可以直接为SDA和SCL赋值来实现起始信号的时序。起始信号子函数示例如下：void StartI2C()??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? //起始信号子程序{?SDA=1;?Delays(1);??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? //延时，用于满足传输速率要求?SCL=1;?Delays(1);?SDA=0;?Delays(1);?SCL=0;?Delays(1);}3.3? 终止信号子