《单片机应用技术》第9章.ppt

《《单片机应用技术》第9章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机应用技术》第9章.ppt（66页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第9章 串行扩展技术 教学目的 v了解串行扩展的分类和特点。了解串行扩展的分类和特点。v了解了解MicrowareMicroware、1-wire1-wire、USBUSB和和CANCAN总线。总线。v掌握掌握I I2 2C C总线的原理。总线的原理。v掌握掌握SPISPI总线的原理。总线的原理。学习重点和难点 vI I2 2C C总线的软件模拟。总线的软件模拟。vSPISPI总线的软件模拟。总线的软件模拟。第9章 串行扩展技术 v9.1 串行扩展概述 v9.2 UART串行扩展接口 v9.3 I2C串行扩展总线 v9.4 SPI串行扩展接口 v本章小结v习题 9.1 串行扩展概述v9.1.1

2、 串行扩展的种类 v9.1.2 串行扩展的特点9.1.1 串行扩展的种类 新一代单片机技术的显著特点之一就是串行扩展总线和接口新一代单片机技术的显著特点之一就是串行扩展总线和接口的推出。常用的串行扩展总线和接口有的推出。常用的串行扩展总线和接口有I I2 2C C总线、总线、SPISPI总线、总线、MicrowareMicroware总线、总线、1-wire1-wire总线和总线和CANCAN总线等。总线等。（1 1）UARTUART串行扩展接口串行扩展接口 （Universal Asynchronous Receiver/TransmitterUniversal Asynchronous R

3、eceiver/Transmitter）UART UART通用异步收发器，既能同步又能异步通信的硬件电路通用异步收发器，既能同步又能异步通信的硬件电路称为称为UARTUART。UARTUART是用于控制计算机与串行设备的芯片，它提是用于控制计算机与串行设备的芯片，它提供了供了RSRS232C232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用解调器或其它使用RSRS232C232C接口的串行设备通信了。接口的串行设备通信了。9.1.1 串行扩展的种类（2 2）I I2 2C C（Inter Integrated CircuitInter In

4、tegrated Circuit）串行扩展总线）串行扩展总线 I I2 2C C总线是总线是PhilipPhilip公司推出的芯片间串行传输总线。它用两公司推出的芯片间串行传输总线。它用两根线实现了完善的全双工同步数据传送，可以极为方便地构根线实现了完善的全双工同步数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。成多机系统和外围器件扩展系统。（3 3）SPI(Serial Peripheral Interface)SPI(Serial Peripheral Interface)串行扩展接口串行扩展接口 SPI SPI总线是总线是MotorolaMotorola公司提出的一种同步串行外设

5、接口。允公司提出的一种同步串行外设接口。允许许MCUMCU与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围设与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围设备种类繁多，从最简单的备种类繁多，从最简单的TTLTTL移位寄存器到复杂的移位寄存器到复杂的LCDLCD显示驱显示驱动器、网络控制器等，可谓应有尽有。动器、网络控制器等，可谓应有尽有。9.1.1 串行扩展的种类（4 4）MicrowareMicroware串行扩展接口串行扩展接口 Microware Microware总线是总线是NSNS公司提出的串行同步双工通信接口，用公司提出的串行同步双工通信接口，用于于8 8位位COP800COP800系列

6、单片机和系列单片机和1616位位HPCHPC系列单片机。系列单片机。（5 5）单总线（）单总线（1-wire1-wire）串行扩展总线）串行扩展总线 1-wire 1-wire总线是总线是DallasDallas公司研制开发的一种协议，用于便携公司研制开发的一种协议，用于便携式仪表和现场监控系统。式仪表和现场监控系统。（6 6）USBUSB（Universal Serial BUSUniversal Serial BUS）串行扩展总线）串行扩展总线 USB USB总线是总线是CompaqCompaq、IntelIntel、MicrosoftMicrosoft、NECNEC等公司联合制等公司联合

7、制定的一种计算机串行通信协议。定的一种计算机串行通信协议。9.1.1 串行扩展的种类（7 7）CANCAN（Controller Area NetworkController Area Network）串行扩展总线）串行扩展总线 CAN CAN总线是德国总线是德国BoschBosch公司最先提出的多主机局域网，是国公司最先提出的多主机局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CANCAN被设计作为汽被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECUECU之间之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如

8、：发动机管理系统、交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备。变速箱控制器、仪表装备。9.1.2 串行扩展的特点串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。与并行扩展总线相比，串行扩展总线有电路结构简单，程序与并行扩展总线相比，串行扩展总线有电路结构简单，程序编写方便，易于实现用户系统软硬件的模块化、标准化等优编写方便，易于实现用户系统软硬件的模块化、标准化等优点。点。常用串行扩展总线和接口的特点简要说明如下：常用串行扩展总线和接口的特点简要说明如下：（1 1）UARTUART串行扩展接口串行扩展

9、接口 UART UART接口是二线制，接口是二线制，80518051单片机的单片机的UARTUART既能作通用异步接既能作通用异步接收和发送器，又能作同步移位寄存器。它可以实现收和发送器，又能作同步移位寄存器。它可以实现80518051单片单片机系统之间点对点的单机通信或多机通信，也可以实现扩展机系统之间点对点的单机通信或多机通信，也可以实现扩展I/OI/O口。口。9.1.2 串行扩展的特点（2 2）I I2 2C C总线总线 I I2 2C C总线是二线制，采用器件地址的硬件设置方法，通过软总线是二线制，采用器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统件

10、寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简单灵活的扩展方法。具有简单灵活的扩展方法。I I2 2C C总线简单，结构紧凑，易于总线简单，结构紧凑，易于实现模块化和标准化。实现模块化和标准化。（3 3）SPISPI串行扩展接口串行扩展接口 SPI SPI总线是三线制，可直接与多种标准外围器件直接接口，总线是三线制，可直接与多种标准外围器件直接接口，在在SPISPI从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用特别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用特别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用SPISPI设备也设备也可以简化电路设计，省掉

11、很多常规电路中的接口器件，从而可以简化电路设计，省掉很多常规电路中的接口器件，从而提高了设计的可靠性。提高了设计的可靠性。9.1.2 串行扩展的特点（4 4）MicrowareMicroware串行扩展接口串行扩展接口 Microware Microware总线是三线制，由一根数据输出（总线是三线制，由一根数据输出（SOSO）线、一根）线、一根数据输入（数据输入（SISI）线和一根时钟（）线和一根时钟（SKSK）线组成。所有从器件的）线组成。所有从器件的时钟线连接到同一根时钟线连接到同一根SKSK线上，主器件向线上，主器件向SKSK线发送时钟脉冲信线发送时钟脉冲信号，从器件在时钟信号的同步沿输

12、出号，从器件在时钟信号的同步沿输出/输入数据。主器件的输入数据。主器件的数据输出线数据输出线SOSO和所有从器件的数据输入线相接，从器件的数和所有从器件的数据输入线相接，从器件的数据输出线都接到主器件的数据输入线据输出线都接到主器件的数据输入线SISI上。上。（5 5）1-wire1-wire总线总线 1-wire 1-wire总线是利用一根线实现双向通信，由一个总线主节总线是利用一根线实现双向通信，由一个总线主节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合进行数据的读取。每一个符合1-wire1-wire协

13、议的从芯片都有一个协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括唯一的地址，包括8 8位分类码、位分类码、4848位的序列号和位的序列号和8 8位位CRCCRC代码。代码。主芯片对各个从芯片的寻找依据这主芯片对各个从芯片的寻找依据这6464位的不同来进行。单总位的不同来进行。单总线节省线节省I/OI/O引脚资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展引脚资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护。和维护。9.1.2 串行扩展的特点（6 6）USBUSB串行扩展接口串行扩展接口 USB USB比较于其他传统接口的一个优势是即插即用的实现，即比较于其他传统接口的一个优势是即插即用的实现，即插即用（插即用（Plu

14、g-and-PlayPlug-and-Play）也称为热插拔（）也称为热插拔（Hot PluggingHot Plugging）。）。数据传输速度快，数据传输速度快，USB1.1USB1.1接口的最高传输率可达接口的最高传输率可达12 Mb/s12 Mb/s；USB2.0USB2.0接口的最高传输率可达接口的最高传输率可达480 Mb/s480 Mb/s。扩展方便，使用。扩展方便，使用USB HubUSB Hub扩展，可以连接扩展，可以连接127127个个USBUSB设备，连接的方式十分灵设备，连接的方式十分灵活。活。（7 7）CANCAN总线总线 在由在由CAN CAN 总线构成的单一网络中

15、，理论上可以挂接无数个总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。CAN CAN 可提供高达可提供高达1Mbit/s1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CANCAN的抗的抗电磁干扰能力。当信号传输距离达到电磁干扰能力。当信号传输距离达到10km10km时，时，CAN CAN 仍可提供仍可提供高达高达50Kbit/s50Kbit/s的数据传输速率。的数据传输速率。9.

16、2 UART串行扩展接口 v9.2.1 串行口工作方式 v9.2.2 UART串行扩展应用实例 9.2.1 串行口工作方式v串行口有四种工作方式，每一种工作方式都有自己的特点。串行口有四种工作方式，每一种工作方式都有自己的特点。其中方式其中方式0 0是是8 8位同步通信方式，用于串位同步通信方式，用于串/并或并并或并/串转换中，串转换中，常用的串常用的串/并转换芯片有并转换芯片有74LS16474LS164和并和并/串转换芯片串转换芯片74LS16574LS165等。等。v74LS16474LS164 是一个双列直插式是一个双列直插式8 8位串入位串入/并出移位寄存器并出移位寄存器，其，其引脚

17、如下图所示。引脚如下图所示。其引脚定义如下：其引脚定义如下：lA A：同步串行数据输入端：同步串行数据输入端lB B：同步串行数据输入端：同步串行数据输入端lQ Q0 0Q Q7 7：8 8位并行数据输出端位并行数据输出端lCKCK：时钟脉冲输入端：时钟脉冲输入端lCLRCLR：数据清除端：数据清除端(清除输出数据，通常用在移位完成时清除输出数据，通常用在移位完成时)lGNDGND：接地端：接地端lV VCCCC：电源端：电源端9.2.1 串行口工作方式v74LS165是一个双列直插式是一个双列直插式8位并入位并入/串出移位寄存器串出移位寄存器，其，其引脚如下图所示。引脚如下图所示。其引脚定义

18、如下：其引脚定义如下：lLD：重新装载数据端：重新装载数据端(通常用在数据完全移出后通常用在数据完全移出后)lCK：内部数据移位时钟脉冲输入端：内部数据移位时钟脉冲输入端lD0D7：并行数据输入端：并行数据输入端lQ11：取反串行输出端：取反串行输出端lGND：接地端：接地端lQ11：串行输出端：串行输出端lSE：用于填充数据移出后的空位的逻辑电平信号：用于填充数据移出后的空位的逻辑电平信号lCOK：和：和CK联合控制数据移动联合控制数据移动lVCC：电源端：电源端9.2.1 串行口工作方式74LS164引脚图 74LS165引脚图 9.2.2 UART串行扩展应用实例【例【例1 1】利用利用

19、74LS16474LS164串行输入并行输出芯片作一个简单的电子串行输入并行输出芯片作一个简单的电子钟，要求四个数码管显示时钟；其中钟，要求四个数码管显示时钟；其中LED1LED1显示小时的十位，显示小时的十位，LED2LED2显示小时的个位，显示小时的个位，LED3LED3显示分钟的十位，显示分钟的十位，LED4LED4显示分显示分钟的个位。钟的个位。解：原理图如下图，采用单片机的串行口输出字形码，用原理图如下图，采用单片机的串行口输出字形码，用74LS164和和74LS138作为扩展芯片。作为扩展芯片。74LS164的功能是将的功能是将AT89C2051串行通信口输出的串行数串行通信口输出

20、的串行数据译码并在其并口线上输出，从而驱动据译码并在其并口线上输出，从而驱动LED数码管。数码管。74LS138是一个是一个3线线-8线译码器，它将单片机输出的地址信线译码器，它将单片机输出的地址信号译码后动态驱动相应的号译码后动态驱动相应的LED。因。因74LS138电流驱动能力电流驱动能力较小，故用末级驱动三极管较小，故用末级驱动三极管9013作为地址驱动。将作为地址驱动。将4只只LED的字段位都连在一起，它们的公共端则由的字段位都连在一起，它们的公共端则由74LS138分分时选通，这样任何一个时刻，都只有一位时选通，这样任何一个时刻，都只有一位LED在点亮，也在点亮，也即动态扫描显示方式

21、，其优点使用串行口进行即动态扫描显示方式，其优点使用串行口进行LED通信程通信程序编写相当简单，用户只需将需显示的数据直接送串口发序编写相当简单，用户只需将需显示的数据直接送串口发送缓冲器，等待串行中断即可。送缓冲器，等待串行中断即可。9.2.2 UART串行扩展应用实例串行动态LED扫描电路 P3.2P3.3TXRX9.2.2 UART串行扩展应用实例ORG 0000HLJMP MAINORG 0040HMAIN：MOV SCON，#00H；初始化串口；初始化串口为为方式方式0MOV R3，#00HLOOP：MOV R4，#0E8HDELAY：LCALL DISPLAY；动态扫动态扫描描显显

22、示示DJNZ R4，DELAYINC R3；显显示数字增示数字增1CJNE R3，#0AH，LOOP；不等于；不等于10转转移移LJMP MAIN 下面是一个简单的动态扫描程序，如果再利用上第六章的定时器就可做成一个完整的电子钟，四个数码管显示为00：00这种形式。在本例中冒号就不显示出来了，分别用20H、21H、22H、23H地址存放时间的时钟的十位、时钟的个位、分钟的十位、分钟的个位。用中断方式做一个不带时钟芯片的电子钟，请读者自己完成。9.2.2 UART串行扩展应用实例DISPLAY：CLR P3.2；显显示示LED1CLR P3.3LCALL DISPLCALL DELAY1SETB

23、 P3.3；显显示示LED2LCALL DISPLCALL DELAY1SETB P3.3；显显示示LED3CLR P3.2LCALL DISPLCALL DELAY1SETB P3.2；显显示示LED4SETB P3.3LCALL DISPLCALL DELAY1RET参考程序:9.2.2 UART串行扩展应用实例DISP：MOV A，R3；将字形；将字形码码送串口送串口MOV DPTR，#TABLEMOVC A，A+DPTRMOV SBUF，AWAIT：JNB TI，WAIT；等待串口；等待串口传传送送CLR TIRETDELAY1：MOV R6，#10H；动态扫动态扫描的描的时间时间LO

24、OP1：MOV R7，#38H；间间隔隔DJNZ R7，$DJNZ R6，LOOP1RETTABLE：DB 3FH，06H,，5BH；09的字形的字形码码DB 4FH，66H，6DHDB 7DH，07H,，7FH,，6FH参考程序:9.3 I2C串行扩展总线 v9.3.1 I2C总线的结构原理 v9.3.2 I2C总线的软件模拟 v9.3.3 I2C串行扩展应用实例 9.3.1 I2C总线的结构原理vI I2 2C C总线是总线是芯片间串行传输总线芯片间串行传输总线。它用。它用数据线数据线SDASDA和和时钟线时钟线SCLSCL两根线实现两根线实现全双工全双工同步数据传送，可方便地构成多机系同

25、步数据传送，可方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。统和外围器件扩展系统。vI I2 2C C总线采用了总线采用了器件地址的硬件设置器件地址的硬件设置方法，通过方法，通过软件寻址软件寻址完完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有简单灵活的扩展方法。单灵活的扩展方法。v按照按照I I2 2C C总线规范，总线规范，总线传输中的所有状态都生成相对应的总线传输中的所有状态都生成相对应的状态码状态码，系统中的，系统中的主机能够依照这些状态码自动地进行总主机能够依照这些状态码自动地进行总线管理线管理，用户只要在程序中装入这些标准处理模块，根据，

26、用户只要在程序中装入这些标准处理模块，根据数据操作要求完成数据操作要求完成I I2 2C C总线的初始化，启动总线的初始化，启动I I2 2C C总线，就能自总线，就能自动完成规定的数据传送操作。动完成规定的数据传送操作。9.3.1 I2C总线的结构原理I2C总线接口电路结构 9.3.1 I2C总线的结构原理vI I2 2C C总线接口为总线接口为开漏开漏或或开集电极输出开集电极输出，需，需加上拉电阻加上拉电阻。v系统中所有的单片机、外围器件都将系统中所有的单片机、外围器件都将数据线数据线SDASDA和时钟线和时钟线SCLSCL的同名端相连在一起的同名端相连在一起，总线上的所有节点都由器件和管

27、，总线上的所有节点都由器件和管脚给定地址。脚给定地址。v系统中可以系统中可以直接连接直接连接具有具有I I2 2C C总线接口的单片机，也可以通总线接口的单片机，也可以通过过总线扩展芯片总线扩展芯片或或I/OI/O口的软件仿真口的软件仿真与与I I2 2C C总线相连。总线相连。v在在I I2 2C C总线上可以挂接各种类型的外围器件，如总线上可以挂接各种类型的外围器件，如RAM/EEPROMRAM/EEPROM、日历日历/时钟芯片、时钟芯片、A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器、以及由转换器、以及由I/OI/O口、口、显示驱动器构成的各种模块。显示驱动器构成的各种模块。9.3.1

28、I2C总线的结构原理vSDA SDA 和和SCL SCL 都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压；当总线空闲时，这两条线路都是高连接到正的电源电压；当总线空闲时，这两条线路都是高电平；连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极电平；连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极开路才能执行线与的功能。开路才能执行线与的功能。vI I2 2C C 总线上总线上数据的传输速率数据的传输速率l在标准模式下可达在标准模式下可达100kbit/s100kbit/s。l在快速模式下可达在快速模式下可达400kbit/s400kbit/s。l在高速

29、模式下可达在高速模式下可达3.4Mbit/s 3.4Mbit/s。v连接到总线的连接到总线的接口数量接口数量只由总线电容是只由总线电容是400pF 400pF 的限制决定的限制决定关于高速模式主机器件的信息。关于高速模式主机器件的信息。9.3.1 I2C总线的结构原理vI I2 2C C总线上数据传送的基本单位为字节，采用低位在前的格总线上数据传送的基本单位为字节，采用低位在前的格式。主从器件之间一次传输的数据称为一帧，由启动信号、式。主从器件之间一次传输的数据称为一帧，由启动信号、若干个数据字节和应答位以及停止信号组成。若干个数据字节和应答位以及停止信号组成。vI I2 2C C的的主要命令

30、主要命令只有只有读读、写写两种，虽然读写的字节根据具体两种，虽然读写的字节根据具体器件的不同而不同，但其时序关系不会发生改变。器件的不同而不同，但其时序关系不会发生改变。v下位机只要具备下位机只要具备I I2 2C C的基本时序即可。的基本时序即可。这些基本时序包括：这些基本时序包括：启动启动、写字节写字节、读字节读字节、应答位应答位、停止信号停止信号，并可以组合，并可以组合成两个子程序：读成两个子程序：读N N字节子程序、写字节子程序、写N N字节子程序。字节子程序。9.3.1 I2C总线的结构原理vI I2 2C C总线最显著的特点是总线最显著的特点是规范的完整性规范的完整性、结构的独立性

31、结构的独立性和和用用户使用时的户使用时的“傻瓜傻瓜”化化。lI I2 2C C总线有严格的规范，如接口的电气特性、信号时序、信号传输的定总线有严格的规范，如接口的电气特性、信号时序、信号传输的定义、总线状态设置、总线管理规则及总线状态处理等。义、总线状态设置、总线管理规则及总线状态处理等。l在在I I2 2C C总线规范中，总线上的器件节点的电气特性及地址给定都具有较总线规范中，总线上的器件节点的电气特性及地址给定都具有较强的独立性，而且各节点上的器件、模块都有相对独立的地址编号。强的独立性，而且各节点上的器件、模块都有相对独立的地址编号。l严格、完善的规范，并将这些规范的应用尽可能严格、完善

32、的规范，并将这些规范的应用尽可能“傻瓜傻瓜”化，除了有化，除了有充分的硬件支持外，在软件方面，充分的硬件支持外，在软件方面，PhilipsPhilips公司为用户提供了一套完善公司为用户提供了一套完善的总线状态处理软件包，以致于用户可以不去熟悉的总线状态处理软件包，以致于用户可以不去熟悉I I2 2C C总线的规范，不总线的规范，不去理睬总线的管理方法，只要掌握去理睬总线的管理方法，只要掌握I I2 2C C总线的应用程序设计方法就可方总线的应用程序设计方法就可方便地使用便地使用I I2 2C C总线，并且能很快地掌握总线，并且能很快地掌握I I2 2C C总线系统的软、硬件设计方法。总线系统

33、的软、硬件设计方法。9.3.2 I2C总线的软件模拟1.1.产生起始位和停止位产生起始位和停止位 I I2 2C C总线的起始和停止条件如下图所示。总线的起始和停止条件如下图所示。分别用分别用P1.0P1.0和和P1.1P1.1模拟模拟I I2 2C C总线的时钟线和数据线，则可给总线的时钟线和数据线，则可给时钟线时钟线SCLSCL和数据线和数据线SDASDA赋值。程序如下：赋值。程序如下：SDL EQU P1.0SCA EQU P1.19.3.2 I2C总线的软件模拟2.2.发送起始条件发送起始条件 当时钟当时钟SCLSCL为高电平时，数据线为高电平时，数据线SDASDA从高电平向低电平切换

34、从高电平向低电平切换表示起始条件，即启动表示起始条件，即启动I I2 2C C总线数据传送。模拟时序产生时总线数据传送。模拟时序产生时钟钟SCLSCL和和SDASDA发送的起始条件子程序如下：发送的起始条件子程序如下：使用不同频率的晶体振荡器，则要相应增删程序段中使用不同频率的晶体振荡器，则要相应增删程序段中NOPNOP指令的条数，以满足时序的要求。指令的条数，以满足时序的要求。START：SETB SDASETB SCLNOP；NOP的数目根据的数目根据时钟频时钟频率确定率确定NOP；此；此处处用用NOP来延来延时时CLR SDANOPNOPCLR SCLRET9.3.2 I2C总线的软件模

35、拟3.3.发送停止条件发送停止条件 当时钟当时钟SCLSCL为高电平时，数据线为高电平时，数据线SDASDA由低电平向高电平切换由低电平向高电平切换表示停止条件，即停止表示停止条件，即停止I I2 2C C总线数据传送。模拟时序产生时总线数据传送。模拟时序产生时钟钟SCLSCL和和SDASDA发送的停止条件子程序如下：发送的停止条件子程序如下：使用不同频率的晶体振荡器，则要相应增删程序段中使用不同频率的晶体振荡器，则要相应增删程序段中NOPNOP指令的条数，以满足时序的要求。指令的条数，以满足时序的要求。STOP：CLR SDASETB SCLNOP；NOP的数目根据的数目根据时钟频时钟频率确

36、定率确定NOP；此；此处处用用NOP来延来延时时SETB SDANOPNOPCLR SDACLR SCLRET9.3.2 I2C总线的软件模拟4.4.发送应答位、非应答位子程序发送应答位、非应答位子程序I I2 2C C总线上的第总线上的第9 9个时钟脉冲对应于应答位，当该位为低电个时钟脉冲对应于应答位，当该位为低电平表示应答平表示应答ACKACK，当该位为高电平表示非应答，当该位为高电平表示非应答ACKACK。I I2 2C C总总线的应答位和非应答位如下图所示。发送线的应答位和非应答位如下图所示。发送ACKACK和和ACKACK子程序子程序如下。如下。SDASCL9.3.2 I2C总线的软

37、件模拟(1)(1)发送应答位发送应答位ACKACK 由上图可知，当发送应答位由上图可知，当发送应答位ACKACK时，只需将时，只需将SDASDA设为低电平、设为低电平、SCLSCL设为高电平，其区间的长短根据晶振的频率确定，即改设为高电平，其区间的长短根据晶振的频率确定，即改变下列子程序中的变下列子程序中的NOPNOP数即可达到要求，发送数即可达到要求，发送ACKACK子程序如子程序如下：下：YACK：CLR SDASETB SCLNOP；NOP的数目根据的数目根据时钟频时钟频率确定率确定NOP；此；此处处用用NOP来延来延时时CLR SCLSETB SDARET9.3.2 I2C总线的软件模

38、拟(2)(2)发送非应答位发送非应答位 由上图可知，当发送非应答位由上图可知，当发送非应答位ACKACK时，只需将时，只需将SDASDA设为高电设为高电平、平、SCLSCL设为高电平，其区间的长短根据晶振的频率确定，设为高电平，其区间的长短根据晶振的频率确定，即改变下列子程序中的即改变下列子程序中的NOPNOP数即可达到要求，发送数即可达到要求，发送ACKACK子程子程序如下：序如下：YNACK：SETB SDASETB SCLNOP；NOP的数目根据的数目根据时钟频时钟频率确定率确定NOP；此；此处处用用NOP来延来延时时CLR SCLCLR SDARET9.3.2 I2C总线的软件模拟5.

39、5.应答位检查子程序应答位检查子程序根据根据I I2 2C C总线协议，在接收到一个字节后，要发送一个应答总线协议，在接收到一个字节后，要发送一个应答位以供检查，此时可设置一个标志位表示应答状态。当检位以供检查，此时可设置一个标志位表示应答状态。当检查结果为正常应答时，则标志位置查结果为正常应答时，则标志位置0 0；否则，标志位置；否则，标志位置0 0。应答位检查子程序如下：应答位检查子程序如下：TACK：SETB SDA；设设置置SDA为输为输入方式入方式SETB SCL；产产生第生第9个个时钟时钟脉冲脉冲NOP；NOP的数目根据的数目根据时钟频时钟频率确定率确定NOP；此；此处处用用NOP

40、来延来延时时CLR 30HMOV C，SDAJNC TEND；若正常；若正常应应答，答，则转则转移移SETB 30HTEND：CLR SCLRET9.3.2 I2C总线的软件模拟6.6.字节数据发送子程序字节数据发送子程序根据根据I I2 2C C总线协议，数据在时钟线为低电平时变化，高电平总线协议，数据在时钟线为低电平时变化，高电平时稳定，每一个时钟脉冲传送一位。模拟时稳定，每一个时钟脉冲传送一位。模拟I I2 2C C总线的总线的SDASDA接接在并行口线，并口中无移位寄存器，要通过指令完成移位在并行口线，并口中无移位寄存器，要通过指令完成移位后再从后再从SDASDA串行输出。串行输出。I

41、 I2 2C C总线的字节数据传送如下图所示。总线的字节数据传送如下图所示。将待发送的字节存于累加器将待发送的字节存于累加器A A中，字节数据发送子程序如下：中，字节数据发送子程序如下：9.3.2 I2C总线的软件模拟WOBYT：MOV R4，#08H；要；要发发送的数据送的数据长长度度为为8位位LOOP2：RLC A；将待；将待发发送的位送入位送的位送入位CY中中JC LOOP1；CY位位为为1转转到到LOOP1CLR SDA；置；置为为低低电电平，平，发发送送0SETB SCL；时钟时钟高高电电平数据保持数据平数据保持数据稳稳定定NOP；调节调节NOP的个数，使延的个数，使延时时4.7u

42、sNOPCLR SCL；时钟时钟脉冲脉冲变为变为低低电电平，准平，准备备改改变变数据数据DJNZ R4，LOOP2；若；若8位未位未发发送完，送完，转转LOOP2继续继续RET；8位位发发送完成返回送完成返回LOOP1：SETB SDA；置；置为为高高电电平，平，发发送送1SETB SCL；时钟为时钟为高高电电平保持数据平保持数据稳稳定定NOP；调节调节NOP的个数，使延的个数，使延时时4.7u sNOPCLR SCL；时钟时钟脉冲脉冲变为变为低低电电平，准平，准备备改改变变数据数据CLR SDA；将数据改；将数据改为为低低电电平平DJNZ R4，LOOP2；若；若8位未位未发发送完，送完，转

43、转LOOP2继续继续RET；8位位发发送完成返回送完成返回字节数据发送子程序9.3.2 I2C总线的软件模拟7.7.字节数据接收子程序字节数据接收子程序根据根据I I2 2C C总线协议，数据必须在时钟处于高电平期间，数据总线协议，数据必须在时钟处于高电平期间，数据稳定时才能读取数据，在经过八次的时钟转换后，读出八稳定时才能读取数据，在经过八次的时钟转换后，读出八位即一个字节数据。位即一个字节数据。I I2 2C C总线起始字节如下图所示。将读出总线起始字节如下图所示。将读出的字节数据存于的字节数据存于R5R5中，接收字节数据子程序如下：中，接收字节数据子程序如下：9.3.2 I2C总线的软件

44、模拟接收字节数据子程序ROBYT：MOV R4，#08H；要接收的数据；要接收的数据长长度度为为8位位LOOP3：SETB SDA；设设置置SDA为输为输入方式入方式SETB SCL；SDA上数据有效上数据有效MOV C，SDA；读读入入SDA引脚状引脚状态态MOV A，R5；将存放；将存放结结果送入果送入A中中RLC A；将；将读读出的出的1位移入位移入A中中MOV R5，ACLR SCL；一个脉冲；一个脉冲结结束，束，SDA上数据无效上数据无效DJNZ R4，LOOP3；未；未读读完完8位，位，转转到到LOOP3RET；读读完返回完返回9.3.2 I2C总线的软件模拟8.8.多个字节数据发

45、送子程序多个字节数据发送子程序 在完成上述模拟子程序后，根据在完成上述模拟子程序后，根据I I2 2C C总线协议，可编写多个字节数据发总线协议，可编写多个字节数据发送子程序。要发送的字节数存放在送子程序。要发送的字节数存放在R5R5中，要发送的数据块的第一个数中，要发送的数据块的第一个数据的地址为据的地址为40H40H，外围器件的地址存放在，外围器件的地址存放在60H60H中，参考程序如下：中，参考程序如下：WDBYT：LCALL START；起始；起始WLP1：MOV A，60H；设设60H为为存放的控制字存放的控制字LCALL WOBYT；发发送送读读控制字控制字节节LCALL TACK

46、；检查应检查应答位答位JB 30H，WLP1；无；无应应答位，重答位，重发发MOV R0，#40H；40H为为第一个数据的首地址第一个数据的首地址WLP2：MOV A，R0；读读一个字一个字节节数据数据LCALL WOBYT；发发送送LCALL TACK；检查应检查应答位答位JB 30H，WLP1；无；无应应答位，重答位，重发发INC R0；指向下一个要；指向下一个要发发送的数据送的数据DJNZ R5，WLP2；要；要发发送数据未送数据未发发完，再完，再发发送送LCALL STOP；全部数据；全部数据发发完，停止完，停止RET；返回；返回9.3.2 I2C总线的软件模拟9.9.多个字节数据接收

47、子程序多个字节数据接收子程序 根据根据I I2 2C C总线协议，同样可编写多个字节数据接收子程序。要接收的字总线协议，同样可编写多个字节数据接收子程序。要接收的字节数存放在节数存放在R5R5中，要接收的数据块存放的首地址为中，要接收的数据块存放的首地址为50H50H，外围器件的地，外围器件的地址存放在址存放在60H60H中，参考程序如下：中，参考程序如下：RDBYT：LCALL START；起始；起始RLP1：MOV A，60H；设设60H为为存放的控制字存放的控制字LCALL WOBYT；发发送送读读控制字控制字节节LCALL TACK；检查应检查应答位答位JB 30H，RLP1；无；无应

48、应答位，重答位，重发发MOV R0，#50H；50H为为第一个数据的首地址第一个数据的首地址RLP2：LCALL ROBYT；读读入一个字入一个字节节MOV R0，ADJNZ R5，RLP3；要接收数据未；要接收数据未读读完，再完，再读读入入LCALL YNACK；发发送非送非应应答位答位LCALL STOP；全部数据；全部数据发发完，停止完，停止RET；返回；返回RLP3：LCALL YACK；发发送送应应答位答位INC R0；指向下一个要存放数据的地址；指向下一个要存放数据的地址SJMP RLP2；调节调节NOP的个数，使延的个数，使延时时4.7u s9.3.3 I2C串行扩展应用实例【例

49、【例2 2】将将AT89C2051AT89C2051片内片内RAM40HRAM40H47H47H单元中的八个单元中的八个8 8位数据通位数据通过过I I2 2C C总线接口传送到存储器总线接口传送到存储器AT24C01AT24C01的的50H50H57H57H单元中。单元中。解：解：AT24C01AT24C01是是AtmelAtmel公司生产的具有公司生产的具有I I2 2C C总线接口的总线接口的E E2 2PROMPROM，是，是目前应用较多的目前应用较多的AT24CAT24C系列存储器中的一种，芯片存储系列存储器中的一种，芯片存储容量为容量为1Kb(12881Kb(1288位位)。AT2

50、4C01AT24C01引脚如下图所示。引脚如下图所示。其引脚定义如下：其引脚定义如下：lSCLSCL：串行时钟端。：串行时钟端。lSDASDA：串行数据端，漏极开路，：串行数据端，漏极开路，需接上拉电阻到需接上拉电阻到V VCCCC。lWPWP：写保护，：写保护，当当WPWP为高电平时存储器只读；为高电平时存储器只读；当当WPWP为低电平时存储器可读可写。为低电平时存储器可读可写。lA2A2A0A0：芯片地址。：芯片地址。9.3.3 I2C串行扩展应用实例 AT89C2051 AT89C2051与与AT24C01AT24C01通过串行总线接口传送数据的接线如通过串行总线接口传送数据的接线如下图