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51单片机

51单片机——IIC总线 IIC串行总线协议及组成:

I2C:同步串行2线方式进行通信(一条时钟线SCL(serial clock),一条数据线SDA(serial data I/O))。

程序中的使用:

IIC原理:

如下图所示,IIC总线上可以挂多个器件,而每个器件都有唯一的地址,这样可以标识通信目标。数据的通信的方式采用主从方式,主机负责主动联系从机,而从机则被动回应数据。 I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时,两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平,都将使总线的信号变低,即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。

IIC总线传输协议:

数据位的有效性规定: SCL为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有SCL信号为低电平期间,SDA状态才允许变化。

IIC的起始和终止信号:

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。 起始和终止信号都是由主机发出的,在起始信号产生后,总线就处于被占用的状态;在终止信号产生后,总线就处于空闲状态。

连接到I2C总线上的器件,若具有I2C总线的硬件接口,则很容易检测到起始和终止信号。

接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完成一些其它工作,如处理内部中断服务等,可能无法立刻接收下一个字节,这时接收器件可以将SCL线拉成低电平,从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时,再释放SCL线使之为高电平,从而使数据传送可以继续进行。

IIC字节的传送与应答:

每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时,先传送最高位(MSB),每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有9位)。 程序使用:

IIC发送一个字节数据:

应答位的作用:

主机在发送数据时,每次发送一字节数据,都需要读取从机应答位,当从机空闲可以接收该字节数据时,从机会发出应答(一帧数据的第9位为“0”),当从机正忙于其他工作的处理来不及接收主机发送的数据时,从机会发出非应答(一帧数据的第9位为“1”)主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送,主机通过从机发出的应答位来判断从机是否成功接收数据。 程序实现:

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。

数据帧格式

IIC总线上传送的数据信号是广义的,既包括地址信号,又包括真正的数据信号。 在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位),第8位是数据的传送方向位(R/T),用“0”表示主机发送数据(T),“1”表示主机接收数据(R)。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是,若主机希望继续占用总线进行新的数据传送,则可以不产生终止信号,马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。

数据传送时的组合方式: 1、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:

2、主机在第一个字节后,立即从从机读数据: 3、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。 注: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(高电平)。S表示起始信号,P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) (1)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。)

主机发送地址时,总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则认为自己正被主机寻址,根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。 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。如一个从机的7位寻址位有4位是固定位,3位是可编程位,这时仅能寻址8个同样的器件,即可以有8个同样的器件接入到该I2C总线系统中。

模拟I2C通信时序:

为保证数据的可靠性,I2C总线的数据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终止信号、发送“0”及发送“1”的模拟时序 : 程序实现:

IIC都从机应答信号(读0或1) IIC通信流程:(可改变部分顺序)

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