第09章 单片机系统资源扩展.ppt

授课教师：左敬龙 单片机应用系统资源扩展 I2C（Inter-Integrated Circuit）是飞利浦公司于二十世纪80年代初期推出的一种“芯片互联”串行总线标准，起初设计的最高传送速率为100kbps，主要用于低带宽、短距离的板内芯片通信。 目前，I2C总线的理论最高传输速率可达到3.4Mbps，且通信范围也早已不仅仅局限在板内。 开始及停止信号的定义 I2C总线上主设备发送起始信号启动发送过程后，还需要发送一个控制字节来初始化从设备的地址及读写操作。 控制字节的定义如图9-23所示，高4位数据为设备类型号，例如EEPROM的设备类型号为1010。 紧接着3位数据为从设备的地址，这三位数据的值由从设备相应的引脚电平来确定。 最低位为读写标志，当该位为1时，表示主设备对从设备进行读数据操作，当该位为0时，表示向从设备写入数据。 应答信号 I2C总线传送数据时，设备需要对每一个接受到的字节进行应答，具体表现为应答设备在第9个时钟周期将SDA线下拉到低电平，即产生一个应答信号（ACK）。 对于主设备发起的写操作而言，从设备每接受完一个字节后向总线发送一个ACK。 反之，主设备进行读操作时，在收到从设备过来的一个字节的数据后由主设备发送一个ACK应答从设备，当收到从设备发过来的最后一个数据后，主设备发送一个非应答信号（NOACK）,然后结束。 I2C总线上一次完整的写数据时序如图9-24所示 在向总线发送起动信号取得总线使用权之后，主设备发送一个控制字节，与控制字中地址相同的从设备在收到控制字后向总线发送一个ACK应答完成握手。 随后主设备向从设备写数据，从设备对收到的每个字节都进行应答，直至主设备发送完全部数据向总线发出停止信号。 2、串行程序存储器扩展举例 典型的MCS-51并不包含专用的I2C接口，但可以通过并行口线模拟，方便地扩展支持I2C总线的程序存储器。 常见的支持I2C总线的程序存储器有ATMEL公司的AT24XX系列E2PROM和RAMTRON公司的FM24XX系列FRAM等。 由于均采用了I2C总线标准，无论采用哪种类型的芯片作为程序存储器，扩展方法均无太大区别。 图9-26为MCS-51扩展AT24C02 E2PROM的参考硬件电路。 WP为写数据保护脚，当该引脚为高电平时，EEPROM处于写保护模式，该模式下数据只能从EEPROM内读出，写入无效；在电路中，WP接地，表示单片机可对EEPROM进行读写操作。 A0、A1、A2三个管脚共同构成EEPROM的地址选通线，通过这三个引脚不同的电平组合可以构成八个不同的从设备地址。也就是说，在I2C总线上，最多可扩展8片AT24C02。 SDA为串行数据线（Serial Data Line） SCL为串行时钟线（Serial Clock） VCC接电源正极； GND接地 2）内部地址结构 AT24C02内部分为32页，每页有8字节，由此构成32（页）×8（字节）×8（位）=2048位的存储空间。 作为主设备的单片机对从设备AT24C02的写操作，可以按字节写入也可以按页面写入。 而对于读操作，除了由当前单元地址读取和按页面读取外，还可以由指定随机地址读取数据，在随机地址读取操作中，单片机先向总线发送包含AT24C02从设备地址的控制字，确认AT24C02应答后，再进行一次写操作，将要读取的8位单元地址发送给AT24C02。第二次收到应答后，单片机才开始由AT24C02中被指定的单元读出数据。 4. 编程应用 【例9-6】单片机从AT24C02将地址为10H~17H的8个单元的内容读出，各字节数据加1后再写入AT24C02的原地址。 参考C程序 #includereg51.h //包含头文件，该文件中定义51寄存器地址 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define DELAY_TIME 60 //定义延时时间常数 sbit SDA=P1^3; //定义SDA、SCL位 sbit SCL=P1^2; uchar a; //声明一个RAM变量 void delay(uint t) //延时子程序1，延时120us { while(t--); } //当t不为零时循环 void delay1(uchar x) //延时子程序2 { uchar a,b;