I2c串行总线组成及其工作原理

时间:2024-07-30 10:37:38

采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化,系统的体积减小,可靠性提高,同时系统更容易更改和扩充

常用的串行扩展总线有:I2c总线,单总线,SPI总线,以及microwire、Plus等等

I2c总线只有两根双向信号线,一根是数据线SDA,另一根是时钟线SCL

I2c串行总线组成及其工作原理

I2c总线通过上拉电阻接正电源。因此I2C总线的设备都要接上拉电阻

当总线闲置的时候,两根线均为高电平,连接到总线上的任何一个器件输出的低电平,都将使得总线得到信号变低,及各个器件的SDA和SCL都是线与的关系

每个接入到I2C总线都有唯一的地址,主机与其他器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其他器件,这时主机即是发送器,由总线上接收数据的器件称为是接收器。

在多主机系统中,可能同时由几个主机企图启动总线传送数据,为了避免混乱,I2C总线要通过总线仲裁,已决定由哪台主机控制总线

数据位的有效性

I2C总线进行数据传送时,时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有时钟线上的信号为低电平期间,数据线上的高电平和低电平状态才允许变化

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起始信号和终止信号

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变化表示终止信号

I2c串行总线组成及其工作原理

数据传送的格式

(1)字节传送与应答

每一个字节必须保证是8位长度,数据传送时,先传送的是最高位(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),应答信号由从机发送给主机

I2c串行总线组成及其工作原理

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个从机进行寻址

在总线的一个数据传上过程中,可以有一下几种传送方式的组合方式

a,主机向从机发送数据,数据传送的方向在整个传送过程中不变

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A表示应答,A非表示非应答,s表示其实信号,p表示终止信号

主机发送地址时,总线上的每一个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则认为自己正在被主机寻址,根据R/T位将自己确定为发送器或接收器

从机地址由固定部分和可编程部分组成,可编程的部分决定了可接入总线该器件的最大数目。

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由操作时序可知要进行必要的延时

起始操作示例代码:

void T2CStart(void)
{
SDA = ;
SomeNop();//大于微秒级别
SCL = ;
SomeNop();
SDA = ;
SomeNop();
}

终止指令:

void I2CStop(void)
{
SDA = ;//data由0变到1为终止指令
SomeNop();
SCL = ;
SomeNop();
SDA = ;
SomeNop();
}

I2C总线扩展 I2c串行总线组成及其工作原理

串行E2PROM的扩展

(2)写入过程:AT24CEEPROM的固定地址为1010,A2,A1A0引脚接入高低电平可以得到确定的3位编码,形成的7位编码即为该器件的地址码

单片机进行写操作的时候,首先

发送该器件的7位地址吗和写方向的方向码0,发送完以后释放SDA线并在SCL线上产生第九个时钟信号,被选中的存储器再确认自己的地址后,在SDA上产生一个应答信号作为响应

,单片机接收到信号就可以传送数据了

传送数据时,单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址,收到存储器器件的应答后,单片机就逐个发送各个数据的字节,但是每次发送一个字节后都要等待应答

收到每个字节的地址后,芯片上的地址会自动加一

写入n个字节的数据格式

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读出过程

单片机首先发送该器件的7位地址码和写方向位0(伪写),发送完后释放SDA线并在SCL线上产生9个时钟信号,被选中的存储器器件在确认自己的地址之后,在SDA上产生一个应答信号作为回应

然后在发送一个字节的要读出存储去的首地址,收到应答,单片机要重复一次起始信号并发出器件地址的读方向位(1),收到器件应答就可以读出字节,每次读出一个字节,单片机都要回复一个应答信号,但最后读出一个字节,单片机应返回非应答信号(高电平)并发出终止信号以结束读出操作

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示例代码:

#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int sbit sda = P2^;
sbit scl = P2^;
sbit wp = P2^;
void delay()//微妙级别的延时函数
{;;} void start()//开始信号
{
sda = ;
delay();
scl = ;
delay();
sda = ;
delay();
} void stop()//停止信号
{
sda = ;
delay();
scl = ;
delay();
sda = ;
delay(); } void respons()//应答信号
{
uchar i;
scl = ;
delay();
while((sda ==)&&(i<))//等到第九个时钟周期的时候,还没有变为0,
//那么scl将自动的变为0,表示收到信号
{
i++;
}
scl = ;
} void init()
{
sda = ;
scl = ;//把线全部释放
} void write_byte(uchar date)
{
uchar i,temp;
temp = date;
scl = ;
delay();
for(i = ;i<;i++)//写8次
{
temp = temp<<;//表示将temp左移1位,将最高位移入psw寄存器中的cy位,
//然后将最高位赋值给sda,送走数据
scl = ;//数据稳定了
delay();
sda = CY;
delay(); scl = ;//读走数据
delay();
} sda = ;//注意养成释放总线的习惯
delay();
} uchar read_byte()
{
uchar i,j,k;
scl = ;
delay();
sda = ;//释放数据总线
delay();
for(i=;i<;i++)
{
scl = ;
delay(); j = sda ;//读取数据 k =(k<<)|j;
scl = ;
delay();
}
return k; } uchar read_add(uchar address)
{
uchar date;
start();
write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址
respons();
write_byte(address);
respons();
start();
write_byte(0xa1);
respons();
date=read_byte();
stop();
return date;
} void write_add(uchar address,uchar date)
{
init();//初始化信号总线和地址总线
start();//启动信号
write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址
respons();
write_byte(address);//表示往这个器件内部的第三个地址处写入地址
respons();
write_byte(date);//表示器件内部的数据
respons();
stop();
}
void delay1(uint z)
{
uint x,y;
for(x= z;x>;x--)
for(y=;y>;y--);
} void main()
{
init();
write_add(,);
delay1();
P1=read_add();
while();
}

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