第八讲IIC总线及应用.pptVIP

第八讲 IIC总线及应用 曾铁军 主要内容 总线的基本概念 1 IIC串行总线的组成及工作原理 2 实 例 1 总线的作用类似大桥 南京长江大桥是多少车道？ 南京长江大桥设计日车流 量为1.2万辆，实际车流量 每日6万以上，高峰期甚至 高达80000辆之多？大桥受 损严重，急需管理。 南京长江大桥近期常堵车， 你有什么好方案？ 总线是什么？ 总线(bus)是多个部件分时共享公共信息的一组信号线的集合 。 共享：多个部件之间都可以通过总线来传输信息 分时：某一时刻只能某两个部件之间传输信息 相似点 南京长江大桥 总线 基本功能 连接 连接 带宽 N个车道 N根数据线 速度 车流量 信号传输速度 堵塞解决策略 限流等 。。。。。。 总线的类型 总 线 片内总线（局部总线） 芯片级的互连 内部总线（系统总线） 系统与各种扩展插件板之间的相互连接 外部总线 （通信总线） 系统间的互连 按连接范围分 总 线 并行总线 串行总线 按带宽分 总 线 标 准 总线标准一般包括硬件和软件两方面的内容。 硬 件 信号线定义、时钟频率、系统结构、仲裁及配置、电气规范、机械规范等方面的内容。 软 件 总线协议、驱动程序和管理程序等。 I2C串行总线的组成及工作原理 I2C （Inter IC BUS）总线由PHILIPS公司推出，在微电子通信控制领域广泛采用。它是同步通信的一种特殊形式，具有双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）、具有总线仲裁机制的特点，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。 。 如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。 简 介 I2C总线硬件结构图  SCL:时钟线 SDA:数据线 I2C总线接口电路 通 信 过 程 主机起动总线 发送一地址帧，并指明操作类型（读或写） 相应从机应答 发送数据 每一帧的应答 数据传送完毕后，主机发送停止总线信号 起始和终止信号 SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号 SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号 总线的寻址 I2C总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字节（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。 寻址字节的位定义 D7～D1位组成从机的地址。D0位是数据传送方向位，为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。 从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。 应 答 每传送一个字节数据（含地址及命令字），都要有一个应答信号，以确定数据是否被对方收到。应答信号由接收设备产生。 由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号。这个信号是由对从机的“非应答”来实现的。然后，从机释放SDA线，以允许主机产生终止信号。 数据传输的几种组合方式 a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变： 有阴影部分表示数据由主机向从机传送; 无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。 A表示应答 A非表示非应答 S表示起始信号 P表示终止信号。 b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据 c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正好反相。 总 线 仲 单主机时，由该主机控制时钟线SCL。 在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。当SCL为高电平时，仲裁在SDA线发生；在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出，因为总线上的电平与它自己的不同。仲裁可以持续多位，它的第一个阶段是比较地址位，如果多个主机寻址相同的器件，仲裁会继续比较数据位。 AT24C02与单片机的通信实例 AT24C02简介 AT24C02 AT24C02 引脚图 具有IIC总线接口的EEPROM有多个厂家的多种类型产品，这里以ATMEL公司的为例。 A0、A1、A2可编程地址输入端 GND：电源 地 SDA:串行数据输入/输出端 SCL：串行时钟输入端 WP：写保护输入