IIC总线通讯协议详解PPT课件

对于- 1、I2C串行总线的配置和操作原理、- 2、2、2,8.1I2C串行总线的配置和操作原理，采用串行总线技术极大地简化了系统硬件设计，减少了系统体积并提高了可靠性。 同时，系统的改变和扩展非常简单。 典型的串行扩展总线包括I2C(InterICBUS )总线、单总线(1-WIREBUS )、串行并行接口(SPI )总线和Microwire/PLUS。 本课只讨论I2C串行总线。-，3，8.1.1 i2c串行总线的概要，I2c总线是PHLIPS公司发表的串行总线，是包含多主机系统所需的总线裁决和高速设备同步功能的高性能串行总线。 I2C总线只有两条双向信号线。 一条数据线SDA是时钟线SCL。-、4、I2C总线通过上拉电阻与正电源连接。 当公共汽车空闲时，两条线路都处于高电平。 连接到总线的设备所输出的低电平使总线信号较低，即，每个设备的SDA和SCL处于“与”关系。 与、-，5，I2C总线连接的各设备具有固有的地址。 在主机和其它设备之间的数据传输允许主机将数据发送到其它设备，并且主机是发射机。 在总线上接收数据的设备是接收器。 在、多主机系统中，多个主机可能同时启动总线并尝试传输数据。 为了避免混乱，I2C总线通过总线仲裁决定哪些主机控制总线。 在80C51单片机的应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到以80C51单片机为主机并从其它接口设备的单主机。- 6，1，每个数据位的有效性是这样的：当I2C总线执行数据传输时，在时钟信号为高电平的时间段内，数据线上的数据必须是稳定的，并且仅在时钟线上的信号为低电平的时间段内允许数据线上的高电平或低电平的状态改变。8.1.2I2C总线的数据传输，-，7，2，开始和停止信号，SCL线在高电平的期间，SDA线通过从高电平向低电平的变化表示开始信号. SCL线在高电平的期间，SDA线通过从低电平向高电平的变化表示开始信号此外，- 8、开始信号和结束信号从主机发送，在开始信号发生后，若总线处于被占用状态的结束信号发生，则总线变为空闲状态。 只要与、I2C总线连接的设备有I2C总线的硬件接口，连接在该I2C总线上的设备就能够容易地检测开始信号和结束信号。在接收设备接收到完整数据字节之后，可能需要完成其他工作，例如处理内部中断服务，并且可能无法立即接收到下一个字节，接收设备可以将SCL线拉到低电平以使主机置于等待状态。 将SCL线路释放至高级别，以便继续数据传输，直到接收设备准备接收下一个字节为止。-、9、3、数据传输格式(1)的字节传输和响应需要在、数据传输时首先传输最高有效位(MSB )，并且在每个所传输的字节之后跟随1位的响应位(即，每帧总共具有9位)。 此外，如果从设备由于某种原因而不能响应主机地址信号(例如由于从设备实时处理而不能在总线上接收数据)，则数据线必须设置为高电平，并且主机必须生成终止信号以结束总线的数据传输如果、从属对主机进行了响应，但在数据传输之后无法接收更多数据，则从属可以对不能接收的第一个数据字节的“未响应”通知主机，主机应该输出结束信号以终止数据传输。 当主机接收到数据时，在接收到最后一个数据字节后，必须向从站发送终止传输的信号。 该信号通过对从站的“非响应”来实现。 接下来，从机器释放SDA线，以便主机能够生成终止信号。 在-11、(2)数据帧格式I2C总线上被传输的数据信号具有包含地址信号和实际数据信号两者的广义数据帧。在、总线的1次数据传输中，在开始信号后必须传输从属地址(7位)，第8位是数据的传输方向位(R/T )，主机发送数据用“0”表示(t )，主机接收数据用“1”表示数据传输总是在来自主机的终止信号处结束。 但是，如果主机想要继续占用总线来传输新的数据，则它可以立即输出重启信号而不用输出结束信号来寻址另一从设备。-、12、a、主机向从站发送数据，数据传输方向在传输过程中不变：注意：阴影部分表示数据从主机传输到从站，无阴影部分表示数据从从站传输到主机。 a表示响应，a表示非响应(高电平)。 s表示开始信号，p表示结束信号。 的双曲馀弦值。-、13、b、主机在第一字节之后立即从从属读取数据，14、4、总线的地址明确定义了、I2C总线协议采用7位地址字节(地址字节或起动信号之后的第一字节)。 (1)地址字节的比特定义，D7D1比特构成从属地址。 D0位为数据传输方向位，为“0”时表示主站向从站写入数据，为“1”时表示主站从从站读取数据。 此外，15，当主机发送地址时，总线上的每个从设备将这7位地址代码与其自己的地址进行比较，如果相同的话就认为是正在使用该主机地址，并且根据R/T位将自己识别为发送器或接收器。 从站的地址由固定部分和可编程部分构成。 在一个系统中可能希望访问多个相同的从设备，并且从地址的可编程部分确定可访问总线上的最大设备数。 例如，如果在从设备上的7比特地址比特为固定比特而3比特为可编程比特，则只有8个相同的设备可以地址，即，8个相同的设备可以访问I2C总线系统。16、8.280c51单片机I2C串行总线设备的接口典型地要求标准I2C总线的数据传输是严格的序列，以便确保典型的信号模拟或数据传输的可靠性。 I2C总线的起始信号、结束信号、发送“0”和发送“1”的模拟序列：8.2.1总线数据传输的模拟、主机不具有I2C总线接口的单片机例如80C51、AT89C2051等单片机可以利用软件实现I2C总线的数据传输，即，软件和硬件的结合的信号模拟。-，17，-，18，2，典型的信号模拟子程序，(1)开始信号VoidT2CStart(void)SDA=1； SomeNop ()； SCL=1； SomeNop ()； SDA=0； SomeNop ()； (2)终止信号voidI2cStop(void)SDA=0； SomeNop ()； SCL=1； SomeNop ()； SDA=1； SomeNop ()； ，-，20，8.2.2I2C总线设备的扩展，一，扩展电路，21，二，串行E2PROM的扩展，和，(1)典型的串行E2PROM产品，AT24C01:128字节(1288位)； AT24C02:256字节(2568位) AT24C04:512字节(5128位) AT24C08:1K字节(1K8位) AT24C16:2K字节(2K8位)，ATMEL公司的AT24C系列：-，22， (2)写入过程AT24C系列E2PROM芯片地址的固定部分为1010、A2、A1、A0引脚高，变为低电平后得到确定的3位代码。 形成的7位代码是该设备的地址代码。单片机进行写入操作时，首先发送该设备的7位地址代码和写入方向位“0”(合计8位，即1字节)，发送后释放SDA线，在SCL线中生成第9个时钟信号。 确认被选择的存储设备是自己的地址后，在SDA线路中发生响应信号，单片机能够接受响应并传输数据。 在传输、-、23、数据时，单片机首先发送写入了1字节的设备的存储区域的起始地址，一旦接收到来自存储设备的响应，单片机就一个字节一个字节地发送，但在每次发送1字节时将响应、AT24C系列的设备芯片内地址在接收到数据字节地址时自动加1，只需在芯片的“一次加载的字节数”(不同芯片字节数)的限度内输入开头地址即可。如果搭载字节数超过芯片的“一次搭载的字节数”，则数据地址“上滚”，前面的数据被独占。 此外，在要写入的数据被传送之后，单片机必须发出终止信号以使写入操作终止。 写入n字节数据格式：-，24，(3)读取过程的单片机首先发送该设备的7位地址代码和写入方向位“0”(伪写入)，发送后释放SDA线，SCL线中的第9个时钟在确认选定存储器设备是其自己的地址后，在SDA线路上产生响应信号并作出响应。 在发送、和1字节读取设备的存储区域的起始地址并接收到