单片机技术与项目训练 课件 第9章 单片机串行总线通信设计.pptx

单片机串行总线通信设计第9章

在单片机的通信技术中，串行通信扮演着重要的角色。除串口数据通信之外，单片机与外部的通信还有常用的I2C总线、SPI总线等，它们都是标准的串行总线通信技术，有的单片机内部已经包含了这些接口硬件设计。然而，也有很多芯片、设备并不具备标准的串行总线接口，而是提供了接口的协议和控制时序，需要单片机通过I/O口来模拟产生时序逻辑控制脉冲对这些设备进行读/写控制。引言

目录单片机I/O口时序控制方法1DS18B20数字温度传感器通信2本章小结6项目训练一：温度采集系统设计3项目训练二：精准数字钟设计5行业PPT模板/hangye/DS1302时钟芯片通信4

9.1单片机I/O时序控制方法

9.1.1并行转串行单片机内部的存储数据通常以字节为单位，而单片机与外围设备的通信需要通过I/O口将单片机内部的字节数据发送出来，这就需要经过并行到串行的数据转换，把8位数据按位展开，一位接一位地把数据顺序传送出去，即把并行数据转为串行数据。在通信接口的设计中，除需要一根数据线外，通常还需要一根时钟线（并不是必需的）作为数据的时间基准。

9.1.1并行转串行图1一种并行转串行的时序

9.1.1并行转串行1时钟输出时钟的波形是一个方波，方波的输出在第5章介绍过，可以用定时器来实现。但是这里的方波需要和数据输出进行配合，定时器的输出方式不适合这样的操作。因此，可以采用延时的方式来实现，延时的时间根据时序参数的要求设定即可。2串行数据的输出串行数据的输出是重点，它是把1字节的数据变为8位的数据顺序输出，需要用到的算法如下。设要传输的数据为0x56，其二进制数要把这些二进制数由低位到高位拆分出来，需要用到与运算和移位运算。算法解释如下。（1）把数据和0x01进行与运算（2）把数据右移一位，得再行与算法，得把它送到I/O口，I/O口上得到的数据为“1”。（3）以此类推，最后即可把一字节的数据按位拆开送到I/O口，从而实现数据由并行转串行的操作。程序算法通过一条语句来实现：DATA=(send_datai)0x1; //i从0到7递增

9.1.1并行转串行3合并操作把时钟产生和串行数据输出合并在一起，就可以实现类似图1的时序控制要求，即先把时钟置1（初始为0），产生上升沿脉冲并延时；然后做与运算和移位运算和与运算，把结果输出并延时；最后把时钟置0，并延时，延时的时间根据实际要求而定。主要的算法示例程序如下：for(i=0;i8;i++){ CLK=1;//时钟上升沿延时; DATA=(send_datai)0x1; //将send_data的第i位赋DATA 延时; CLK=0; //时钟下降沿 延时;}

9.1.2串行转并行1时钟上升沿检测程序中是通过while(1)来循环检测CLK的状态的，当检测到上一次的CLK的状态clk_history为0，并且当前的CLK状态clk_get为1时，即认为检测到一个时钟上升沿。while(1){ clk_get=CLK; //在一次while循环中，只采样一次CLK端口 if((clk_history==0)(clk_get==1)) //时钟上升沿 {...（略）//起始位检测及有效数据的读取 } clk_history=clk_get;}后面的起始位检测及有效数据的读取均在检测到时钟上升沿时进行。

9.1.2串行转并行2起始位检测使用一个关键变量state来表示单片机程序当前的工作状态，当state为0时，表示当前处于起始位检测状态；当state为1时，表示当前处于有效数据的读取状态。state的初始值为0，当检测到CLK上升沿有效且DATA的数据为0时，认为检测到起始位，将state置1。

9.1.2串行转并行3有效数据读取当state为1时，进行有效数据的读取。通过变量cnt来表示当前读取的串行数据位是接收数据data_receive的第几位，cnt的数值为0～7。从I/O口读进来的数据是一个接一个的二进制数，需要把它们组合到一起，形成1字节的数据，这里需要用到左移和或运算。算法原理是：在时钟信号CLK上升沿到来时读取一位I/O口（DATA）的数据（data_get），左移cnt（cnt初始值为0）位后，将其和存放最终结果的变量data_receive进行或运算，并将结果存放到data_receive中，