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1 I2C總線的特點及基本通信協議 I2C總線是Philips公司開發的一種簡單､雙向二線制同步串行總線｡它只需要兩根線?串行數據線和串行時鐘線 即可使連接于總線上的器件之間實現信息傳送,同時可通過對器件進行軟件尋址,而不是對硬件進行片選尋址的方式來節約通信線數目,從而減少了硬件所占空間｡因為總線已集成在片內,所以大大縮短了設計時間,此外,在從系統中移去或增加集成電路芯片時,對總線上的其它集成芯片沒有影響｡ 1.1 I2C總線的主要特點 I2C總線通常由兩根線構成:串行數據線(SDA)和串行時鐘線(SCL);總線上所有的器件都可以通過軟件尋址,并保持簡單的主從關系,其中主器件既可以作為發送器,又可以作為接收器; I2C總線是一個真正的多主總線,它帶有競爭監測和仲裁電路｡當多個主器件同時啟動設備時,總線系統會自動進行沖突監測及仲裁,從而確保了數據的正確性; I2C總線采用8位､雙向串行數據傳送方式,標準傳送速率為100kB/s,快速方式下可達400kB/s;同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發送的握手方式;連接到同一總線的集成電路數目只受400pF的最大總線電容的限制｡ 1.2 I2C總線數據通信基本協議 利用I2C總線進行數據通信時,應遵守如下基本操作: (1)總線應處于不忙狀態,當數據總線(SDA)和時鐘總線(SCL)都為高電平時,為不忙狀態; (2)當SCL為高電平時,SDA電平由高變低時,數據傳送開始｡所有的操作必須在開始之后進行; (3)當SCL為高電平時,SDA電平由低變為高時,數據傳送結束｡在結束條件下,所有的操作都不能進行; (4)數據的有效轉換開始后,當時鐘線SCL為高電平時,數據線SDA必須保持穩定｡若數據線SDA改變時,必須在時鐘線SCL為低電平時方可進行｡ 2 AT89C51與MAX517的I2C數據通信 2.1 MAX517簡介 MAX517是MAXIM公司生產的8位電壓輸出型DAC數模轉換器,它帶有I2C總線接口,允許多個設備之間進行通訊｡ MAX517采用單5V電源工作｡該芯片的引腳圖見圖1所示｡各引腳的具體說明如下: 1腳(OUT):D/A轉換輸出端; 2腳(GND):接地; 3腳(SCL):時鐘總線; 4腳(SDA):數據總線; 5､6腳(AD1,AD0):用于選擇哪個D/A通道的轉換輸出?由于MAX517只有一個D/A,所以,使用時,這兩個引腳通常接地｡ 7腳(VCC):電源; 8腳(REF):參考｡ 2.2 MAX517的工作時序 圖2是MAX517的一個完整的轉換時序｡首先應給MAX517一個地址位字節｡MAX517在收到地址字節位后,會給AT89C51一個應答信號｡然后,在給MAX517一個控制位字節,MAX517收到控制位字節位后,再給AT89C51發一個應答信號｡之后,MAX517便可以給AT89C51發送8位的轉換數據(一個字節)｡AT89C51收到數據之后,再給MAX517發一個應答信號｡至此,一次轉換過程完成｡ MAX517的一個地址字節格式如下: BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 0 1 0 1 1 AD1 AD0 0 其中,前三位010出廠時已設定｡對于MAX517,BIT4和BIT3這兩位應取為1｡因為一個AT89C51上可以掛4個MAX517,而具體是對哪一個MAX517進行操作,則由AD1､AD0的不同取值來控制｡ MAX517的控制字節格式如下: BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 R2 R1 R0 RST PD X X A0 在該字節格式中,R2､R1､R0已預先設定為0;RST為復位位,該位為1時復位所有的寄存器;PD 為電源工作狀態位,為1時,MAX517工作在4μA的休眠模式,為0時,返回正常的操作狀態;A0為地址位,對于MAX517,該位應設置為0｡ 2.3 MAX517與AT89C51的硬件連接 AT89C51是ATMEL公司的89系列單片機的一種電路,是市面上應用相當廣泛的一種產品｡ 圖3所示為MAX517與AT89C51的硬件連接電路｡該硬件電路中,采用MAX813作為看門狗電路,既可自動復位,也可手工復位｡利用該電路可以用數碼管來顯示0-255個數字量,圖中,采用MAX7219作為數碼驅動電路,若將MAX517的輸出引腳連接到示波器上,還可以顯示相應的模擬電壓的變化情況｡ 3 MAX517與AT89C51的通信子程序 該系統應將MAX517作為從設備,AT89C51作為主設備｡首先主設備向從設備發送一個地址字節58H,之后從設備則發一個應答信號,主設備接到應答后,再發給從設備一個控制字節00H,當從設備接到該控制字節后,再發給主設備一個應答｡之后主設備便可發給從設備要轉換的8位數據｡其工作流程圖見圖4所示｡具體的程序代碼如下: 程序開始時,定義P1.6,P1.7為SDA,SCL; //起始條件子函數 void Start(void) { SDA=1; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; } //停止條件子函數 void Stop(void) { SDA=0; SCL=1; NOP; SDA=1; NOP; } //應答子函數 void Ack(void) { SDA=0; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; } //發送數據子程序,Data為要發送的數據 void Send(uchar Data) { uchar BitCounter=8; //位數控制 uchar temp; //中間變量控制 do{ temp=Data; SCL=0; NOP; if((temp&0x80)==0x80) //如果最高位是1 SDA=1; else SDA=0; SCL=1; temp=Data<<1; //左移 Data=temp; BitCounter--; }while(BitCounter); SCL=0; } //讀一個字節的數據,并返回該字節值 uchar Read(void) { uchar temp=0; uchar temp1=0; uchar BitCounter=8; SDA=1; do{ SCL=0; NOP; SCL=1; NOP; if(SDA) //如果SDA=1 temp=temp|0x01; else temp=temp&0xfe; if(BitCounter-1) { temp1=temp<<1; temp=temp1; } BitCounter--; }while(BitCounter); return(temp); } 4 結束語 由于該系統可通過單片機給MAX517發送0-255的數字量,并且可用數碼管顯示,同時,用示波器還可觀測相應的電壓變化,直觀性非常好｡同樣,該程序對單片機與MAX518､MAX519等的通信都具有參考價值｡ |
