单片机系统的串行扩展优秀PPT.ppt
《单片机系统的串行扩展优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单片机系统的串行扩展优秀PPT.ppt(37页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、单片机系统的串行扩展1第1页,本讲稿共37页 7.1 MCS-51系统的串行扩展原理系统的串行扩展原理 目目前前,对对控控制制系系统统微微型型化化的的要要求求越越来来越越高高,便便携携式式的的智智 化化仪仪器器需需求求量量越越来来越越大大。为为了了使使仪仪器器微微型型化化,首首先先要要设设法法减减 少仪器所用芯片的引脚数。这样一来过去常用的并行总线少仪器所用芯片的引脚数。这样一来过去常用的并行总线 接口方案由于需要较多的引脚数而不得不舍弃,转而采用接口方案由于需要较多的引脚数而不得不舍弃,转而采用 只只需需少少量量引引脚脚数数的的串串行行总总线线接接口口方方案案。SPI SPI(Serial
2、Serial Peripheral Peripheral Interface Interface)和和I I2 2C C(Inter-Integrated Inter-Integrated Circuit Circuit)就就是是两两种常用的串行总线接口。种常用的串行总线接口。SPISPI三三线线总总线线只只需需3 3根根引引脚脚线线就就可可与与外外部部设设备备相相连连。而而I I2 2C C 两线总线则只需两线总线则只需2 2根引脚线就可与外部设备相连。根引脚线就可与外部设备相连。2第2页,本讲稿共37页7.1.1 SPI7.1.1 SPI三线总线三线总线三线总线三线总线 一一一一SPISP
3、I总线概述总线概述总线概述总线概述SPISPI实际上是一种串行总线接口实际上是一种串行总线接口标准。标准。SPISPI方式可允许同时同步方式可允许同时同步传送和接收传送和接收8 8位数据,它工作位数据,它工作时传输速率最高可达几十兆位时传输速率最高可达几十兆位/秒。秒。SPISPI用以下用以下3 3个引脚来完成个引脚来完成通信:通信:(1)(1)串行数据输出串行数据输出SDO SDO (Serial Data Out)(Serial Data Out)。(2)(2)串行数据输入串行数据输入SDISDI (Serial Data In)(Serial Data In)。(3)(3)串行时钟串行时
4、钟SCK SCK (Serial Clock)(Serial Clock)。图图 7-1 7-1 主机、从机之间主机、从机之间SPISPI总线连接示意图总线连接示意图3第3页,本讲稿共37页 二二二二.SPI.SPI总线的结构与工作原理总线的结构与工作原理总线的结构与工作原理总线的结构与工作原理 SPISPI总总线线有有主主机机、从从机机的的概概念念。主主机机的的发发送送与与从从机机的的接接收收相相连连,主主机机的的接接收收与与从从机机的的发发送送相相连连,主主机机产产生生的的时时钟钟信信号号输输出出到到从从机机的的时时钟钟引引脚脚上上,除除了了以以上上三三根根通通讯讯线线外外,一一般般从从机
5、机还还需一根片选控制线。需一根片选控制线。由由于于SPISPI的的数数据据输输出出线线(SDOSDO)和和数数据据输输入入线线(SDISDI)是是分分开开的的,因因此此允允许许主主机机、从从机机之之间间发发送送和和接接收收同同时时进进行行,至至于于数数据据是是否否有有效效取取决决与与应应用用软软件件。当当主主机机发发出出片片选选控控制制信信号号以以后后,数数据据的的传传输输节节拍拍由由主主机机的的SCKSCK信信号号控控制制。对对具具有有SPISPI功功能能的的单单片片机机,时时序序图图中中的的SDOSDO和和SCKSCK的的波波形形由由硬硬件件自自动动产产生生,数数据据的的接接收也是由硬件自
6、动完成的。收也是由硬件自动完成的。4第4页,本讲稿共37页图图7-2 SPI7-2 SPI通讯的时序图通讯的时序图主主机机的的SSSS信信号号有有效效后后,选选中中从从设设备备,在在SCKSCK的的上上升升沿沿主主机机发发送送数数据据,SCKSCK的的下下降降沿沿主主机机接接收收数数据据。而而对对没没有有SPISPI功功能能的的单单片片机机,则则时时序序图图中中的的SDOSDO和和SCKSCK的的波波形形要要由由软软件件产产生生,数数据据的的接接收收也也要要由软件来完成。由软件来完成。5第5页,本讲稿共37页 7.2 单片机的外部串行扩展单片机的外部串行扩展 串行外围器件由于具有体积小、价格低
7、、占用串行外围器件由于具有体积小、价格低、占用I/OI/O口线少等优点。口线少等优点。正在越来越多的领域被广泛应用。下面分别介绍串行正在越来越多的领域被广泛应用。下面分别介绍串行E2PROME2PROM、串行输、串行输入输出接口、串行入输出接口、串行A/DA/D转换器。转换器。7.2.1 7.2.1 串行扩展串行扩展串行扩展串行扩展E E2 2 PROMPROM 串行串行E E2 2PROMPROM具有体积小(通常为具有体积小(通常为8 8脚封装)、价格低、占脚封装)、价格低、占用用I/OI/O口线少、寿命长(能重复使用口线少、寿命长(能重复使用100100,000000次及次及100100年
8、数据不丢年数据不丢失)、抗干扰能力强、不易被改写等优点。随着当今智能化仪表失)、抗干扰能力强、不易被改写等优点。随着当今智能化仪表趋于小型化,再加真正需要预设的数据位、控制位、保密位等数趋于小型化,再加真正需要预设的数据位、控制位、保密位等数据并不占据太多的存储空间,串行据并不占据太多的存储空间,串行E E2 2PROMPROM正被广泛应用于多功正被广泛应用于多功能的智能化仪表中。表能的智能化仪表中。表7-27-2列出了美国列出了美国ATMELATMEL公司公司I I2 2C C总线的总线的AT24CAT24C系列串行系列串行E2PROME2PROM,表,表7-37-3列出了美国列出了美国AT
9、MELATMEL公司公司SPISPI总线的总线的AT25AT25系列串行系列串行E E2 2PROM PROM。为读者选择不同容量、不同接口总线及了解。为读者选择不同容量、不同接口总线及了解有关串行有关串行E E2 2PROMPROM的详细性能提供参考。的详细性能提供参考。6第6页,本讲稿共37页7第7页,本讲稿共37页8第8页,本讲稿共37页 I2C的结构与工作原理的结构与工作原理 I I2 2C C总线上所有器件的总线上所有器件的SDA SDA 线并接在一起,所有器件的线并接在一起,所有器件的SCLSCL线并接在一起,且线并接在一起,且SDA SDA 线和线和SCLSCL线必须通过上拉电阻
10、连接线必须通过上拉电阻连接到正电源。图到正电源。图7-37-3为为I I2 2C C总线器件的连接图。总线器件的连接图。图图7-3 I2C7-3 I2C总线器件电气连接图总线器件电气连接图9第9页,本讲稿共37页 I I2 2C C总总线线的的数数据据传传输输协协议议要要比比SPISPI总总线线复复杂杂一一些些,因因为为I I2 2C C总总线线器器件件没没有有片片选选控控制制线线,所所以以I I2 2C C总总线线数数据据传传输输的的开开始始必必须须,由由主主器器件件产产生生通通讯讯的的开开始始条条件件(SCLSCL高高电电平平时时,SDASDA产产生生负负跳跳变变);通通讯讯结结束束时时,
11、由由主主器器件件产产生生通通讯讯的的结结束束条条件件(SCLSCL高高电电平平时时,SDASDA产产生生正正跳跳变变)。SDASDA线线上上的的数数据据在在SCLSCL高高电电平平期期间间必必须须保保持持稳稳定定,否否则则会会被被误误认认为为开开始始条条件件或或结结束束条条件件,只只有有在在SCLSCL低低电电平平期期间间才才能能改改变变SDASDA线线上上的的数数据据。图图7-47-4为为I I2 2C C总总线线的的数数据传输波形图。据传输波形图。图图7-4 I2C7-4 I2C总线的数据传输波形图总线的数据传输波形图。10第10页,本讲稿共37页 一一.AT24C系列系列E2PROM的功
12、能及特点的功能及特点 AT24CAT24C系系列列为为美美国国ATMELATMEL公公司司推推出出的的串串行行CMOSCMOS型型E E2 2PROMPROM,具具有有功功耗耗小小,宽宽电电压压范范围围等等优优点点。工工作作电电流流约约3mA3mA,静静态态电电流流随随电电源源电电压压不不同同为为30uA30uA110 110 uAuA,存存储储容容量量有有12881288、25682568、51285128、1K81K8、2K82K8、4K84K8、8K88K8、16K816K8、32K832K8和和64K864K8等等多多种种规规格格,图图7-57-5为为AT24CAT24C系系列列串串行
13、行E E2 2PROMPROM的的引引脚脚图图。图图中中A0A0、A1A1、A2A2为为器器件件地地址址引引脚脚,VSSVSS为为地地,VCCVCC为为正正电电源源,写写保保护护,SCLSCL为为串行时钟线,串行时钟线,SDASDA为串行数据线。为串行数据线。图图7-5 AT24C7-5 AT24C系列串行系列串行E2PROME2PROM的引脚图的引脚图11第11页,本讲稿共37页二二.AT24C系列系列E2PROM接口及地址选择接口及地址选择 AT24CAT24C系系列列E E2 2PROMPROM采采用用I I2 2C C总总线线,I I2 2C C总总线线上上可可挂挂接接多多个个接接口口
14、器器件件,在在I I2 2C C总总线线上上的的每每个个器器件件应应有有唯唯一一的的器器件件地地址址,按按I I2 2C C总总线线规规则则,器器件件地地址址为为7 7位位二二进进制制数数,它它与与1 1位位数数据据方方向向位位构构成成一一个个器器件件寻寻址址字字节节。器器件件寻寻址址字字节节的的最最低低位位(D0D0)为为方方向向位位(读读/写写);最最高高4 4位位(D7D7D4D4)为为器器件件型型号号地地址址(不不同同的的I I2 2C C总总线线接接口口器器件件的的型型号号地地址址由由厂厂家家给给定定,AT24CAT24C系系列列E E2 2PROMPROM的的型型号号地地址址皆皆为
15、为10101010);其其余余3 3位位(D3D3D1D1)与与器器件件引引脚脚地地址址A2A1A0A2A1A0相相对对应应。器器件件地地址址格格式式:1010 A2A1A0 1010 A2A1A0 12第12页,本讲稿共37页 对对于于E E2 2PROMPROM的的片片内内地地址址,AT24C01AT24C01和和AT24C02AT24C02由由于于芯芯片片容容量量可可用用一一个个字字节节表表示示,故故读读写写某某个个单单元元前前,先先向向E E2 2PROMPROM写写入入一一个个字字节节的的器器件件地地址址,再再写写入入一一个个字字节节的的片片内内地地址址。而而AT24C04AT24C
16、04、AT24C08 AT24C08 和和AT24C16AT24C16分分别别需需要要9 9位位、1010位位和和11 11位位片片内内地地址址,所所以以AT24C04AT24C04把把器器件件地地址址中中的的D1D1作作为为片片内内地地址址的的最最高高位位,AT24C08AT24C08把把器器件件地地址址中中的的D2D1D2D1作作为为片片内内地地址址的的最最高高两两位位,AT24C16AT24C16把把器器件件地地址址中中的的D3D2D1D3D2D1作作为为片片内内地地址址的的最最高高三三位位。凡凡在在系系统统中中把把器器件件的的引引脚脚地地址址用用作作片片内内地地址址后后,该该引引脚脚在
17、在电电路路中中不不得得使使用用,作作悬悬空空处处理理。AT24C32AT24C32、AT24C64AT24C64、AT24C128AT24C128、AT24C256AT24C256和和 AT24C512AT24C512的的片片内内地地址址采用两个字节。采用两个字节。13第13页,本讲稿共37页 三三.AT24C系列系列E2PROM的读写操作原理的读写操作原理 下列读写操作中下列读写操作中SDASDA线上数据传送状态标记注释如下:线上数据传送状态标记注释如下:S S为开始信号(为开始信号(SCLSCL高电平时,高电平时,SDASDA产生负跳变),产生负跳变),由主机发送。由主机发送。P P为结束
18、信号(为结束信号(SCLSCL高电平时,高电平时,SDASDA产生正跳变),由产生正跳变),由 主机发送。主机发送。addraddr、addr_H addr_H 和和addr_L addr_L 为地址字节,指定片内某一为地址字节,指定片内某一 单元地址,由主机发送。单元地址,由主机发送。data data 为数据字节,由数据发送方发送。为数据字节,由数据发送方发送。0 0为肯定应答信号,由数据接收方发送。为肯定应答信号,由数据接收方发送。1 1为否定应答信号为否定应答信号,由数据接收方发送。由数据接收方发送。14第14页,本讲稿共37页 主主机机控控制制数数据据线线SDASDA时时,在在SCL
19、SCL高高电电平平期期间间必必须须保保持持SDASDA线线上上的的数数据据稳稳定定,否否则则会会被被误误认认为为对对从从机机开开始始条条件件或或结结束束条条件件。主主机机只只能能在在SCLSCL低低电电平平期期间间改改变变SDASDA线线上上的的数数据据。主主机机写写操操作作期期间间,用用SCLSCL的的上上升升沿沿写写入入数数据据;主主机机读读操操作作期期间间,用用SCLSCL的下降沿读出数据。的下降沿读出数据。AT24CAT24C系系列列AT24C01AT24C01AT24C16AT24C16芯芯片片的的存存储储容容量量最最多多为为中中读读n n个字节的数据格式个字节的数据格式 从从AT2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 系统 串行 扩展 优秀 PPT
限制150内