单片机课件10串行总线扩展技术.ppt

1,10 串行总线扩展技术,本章内容简介： （1）I2C总线扩展技术： I2C总线、 I2C总线的数据传输、 I2C总线的寻址、MCS-51单片机模拟I2C总线、 I2C总线的应用。 （2）SPI总线扩展技术：SPI总线、 MCS-51单片机模拟SPI总线及其应用。,2,10 串行总线扩展技术,采用串行总线扩展技术可以使系统的硬件设计简化，系统的体积减小，同时，系统的更改和扩充更为容易。串行扩展总线的应用是单片机目前发展的一种趋势 常用的串行扩展总线有：I2C（Inter IC BUS）总线、SPI（Serial Peripheral Interface）总线、Microwire 总线及单总线（1-Wire BUS）。 MCS-51单片机没有串行总线接口，利用其自身的通用并行线可以模拟多种串行总线时序信号，因此可以充分利用各种串行接口芯片资源。,3,10.1 I2C总线扩展技术,I2C总线是Philips公司开发的一种双向两线串行总线，以实现集成电路之间的有效控制，这种总线也称为Inter IC 总线。目前，Philips及其它半导体厂商提供了大量的含有I2C总线的外围接口芯片，I2C总线已成为广泛应用的工业标准之一。 标准模式下，基本的I2C总线规范的规定的数据传输速率为100kb/s。 快速模式下，数据传输速率为400KB/s。 高速模式下，数据传输速率为3.4Mb/s。 I2C总线始终和先进技术保持同步，并保持其向下兼容性。,4,10.1.1 I2C总线,（1）I2C总线采用二线制传输，一根是数据线SDA（Serial Data Line），另一根是时钟线SCL（serial clock line），所有I2C器件都连接在SDA和SCL上，每一个器件具有一个唯一的地址。 （2）I2C总线是一个多主机总线，总线上可以有一个或多个主机（或称主控制器件），总线运行由主机控制。 主机是指启动数据的传送（发起始信号）、发出时钟信号、发出终止信号的器件。通常，主机由单片机或其它微处理器担任。 被主机访问的器件叫从机（或称从器件），它可以是其它单片机，或者其他外围芯片，如：A/D、D/A、LED或LCD驱动、串行存储器芯片。,5,10.1.1 I2C总线,（3）I2C总线支持多主（multi-mastering）和主从（master-slave）两种工作方式。 多主方式下，I2C总线上可以有多个主机。I2C总线需通过硬件和软件仲裁来确定主机对总线的控制权。 主从工作方式时，系统中只有一个主机，总线上的其它器件均为从机（具有I2C总线接口），只有主机能对从机进行读写访问，因此，不存在总线的竞争等问题。在主从方式下，I2C总线的时序可以模拟 ，I2C总线的使用不受主机是否具有I2C总线接口的制约。 MCS-51系列单片机本身不具有I2C总线接口，可以用其I/O口线模拟I2C总线,6,10.1.1 I2C总线,图10.1 单主机系统I2C总线扩展示意图,7,10.1.1 I2C总线,采用I2C总线设计系统的优点： （1）功能框图中的功能模块与实际的外围器件对应，可以使系统设计直接由功能框图快速地过渡到系统样机。 （2）外围器件直接“挂在”I2C总线上，不需设计总线接口；增加和删减系统中的外围器件，不会影响总线和其他器件的工作，便于系统功能的改进和升级。 （3）集成在器件中的寻址和数据传输协议可以使系统完全由软件来定义。,8,10.1.2 I2C总线的数据传输,图10.2 标准模式和快速模式下器件连接到I2C总线的形式,510k,9,10.1.2 I2C总线的数据传输,（一）数据位的传送,I2C总线上主机与从机之间一次传送的数据称为一帧。由启动信号、若干个数据字节、应答位和停止信号组成。数据传送的基本单元为一位数据。 时钟线SCL的一个时钟周期只能传输一位数据。在SCL时钟线为高电平期间内，数据线SDA上的数据必须稳定。当SCL时钟线变为低电平时，数据线SDA的状态才能改变。,10,10.1.2 I2C总线的数据传输,（二）启始和停止状态 。,起始（START）状态：I2C总线传输过程中，当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA出现高电平到低电平跳变时，标志I2C总线传输数据开始。 停止（STOP）状态：I2C总线传输过程中，当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA出现低电平到高电平跳变时，标志着I2C总线传输数据结束。,起始和停止状态是由主机发出,11,10.1.2 I2C总线的数据传输,（三）传输数据,传输到数据线SDA上的每个字节必须为8位,每次传输的字节数不受限制。每个字节后必须跟一个应答（acknowledge）位。数据传输时，首先传送最高位，如图10.5所示，如果从机暂时不能接收下一个字节数据，如从机响应内部中断，那么，可以使时钟线SCL保持为低电平，迫使主机处于等待状态；当从机准备就绪后，再释放时钟线SCL，使数据传输继续进行。,12,10.1.2 I2C总线的数据传输,（四）应答,I2C协议规定，在每个字节传送完毕后，必须有一个应答位。应答位的时钟脉冲由主机产生。在应答时钟有效期间，发送设备把数据线SDA置为高电平；接收设备必须把数据线SDA置为低电平，并且在此期间保持低电平状态，以便产生有效的应答信号。,13,10.1.2 I2C总线的数据传输,（五）数据传输格式,在起始状态S之后，先发送一个7位从机地址，接着第8位是数据方向位， 0表示发送(写)， 1表示请求数据(读)。一次数据传输总是由主机产生停止状态P而结束。但是，如果主机还希望在总线上传输数据，那么，它可以产生另一个起始状态和寻址另一个从机，不需要先产生一个停止状态。在这种传输方式中，就可能有读写方式的组合。,14,10.1.2 I2C总线的数据传输,在I2C总线启动或应答信号后的第18个时钟脉冲，对应一个字节的8位数据传送。高电平期间，数据串行传送；低电平期间为数据准备，允许总线上数据电平变化。一旦I2C总线启动，传送的字节数没有限制，只要求每传送一个字节后，对方回应一个应答位。发送时，最先发送的是数据的最高位。每次传送开始有起始信号，结束时有停止信号。传送完一个字节，可以通过对时钟线的控制使传送暂停。,（五）数据传输格式,15,10.1.2 I2C总线的数据传输,在I2C总线上，传输数据可能的数据格式：,（五）数据传输格式,（1）主机发送器发送到从机接收器。数据传输的方向 不变化。,16,10.1.2 I2C总线的数据传输,（2）在第一个字节后主机立即读从机。,在I2C总线上，传输数据可能的数据格式：,（五）数据传输格式,17,10.1.2 I2C总线的数据传输,（3）组合格式,在I2C总线上，传输数据可能的数据格式：,（五）数据传输格式,18,10.1.3 I2C总线的寻址,每个连接在I2C总线的器件，都具有一个唯一确定的地址。在任何时刻，I2C总线上只能有一个主机对总线实行控制权，分时地实现点对点的数据传送。 器件（从机）的地址由7位组成，它与1位方向位构成了I2C总线数据传输时起始状态S之后第1个字节。,从机地址由固定位和可编程位组成。固定位由器件出厂时给定，用户不能自行设置，它是器件的标识码。,19,10.1.3 I2C总线的寻址,当主机发送了第1个字节后，系统中的每个从机（器件）都在起始状态S之后把高7位与本机的地址比较，如果与本机地址一样，则该从机被主机选中，是接收数据还是发送数据由 确定。,从机地址由固定位和可编程位组成。固定位由器件出厂时给定，用户不能自行设置，它是器件的标识码。当系统中使用了多个相同器件时，从机地址中的可编程位，可使这些器件具有不同的地址；这些可编程位也规定了I2C总线上同类芯片的最大个数。,20,10.1.3 I2C总线的寻址,表10.1常见I2C器件的标识码,21,10.1.4 单片机主从系统I2C总线模拟程序,MCS-51单片机没有I2C总线接口，只能采用虚拟I2C总线方式，并且只能用于主从系统。 虚拟I2C总线接口利用MCS-51单片机的I/O口线作为数据线SDA和时钟线SCL，通过软件延时实现I2C总线传输数据的时序要求。,22,四种典型信号的时序,23,二、典型信号模拟子程序,（1）起始信号 void XAZD_I2C_Start(void) SDA=1; NOP; SCL=1; NOP; NOP; NOP; NOP; NOP; SDA=0; NOP; NOP; NOP; NOP; SCL=0; NOP; ,24,二、典型信号模拟子程序,（2）终止信号 void XAZD_I2C_Stop(void) SDA=0; NOP; NOP; SCL=1; NOP; NOP; NOP; NOP; NOP; SDA=1; NOP; NOP; NOP; NOP; NOP; ,25,二、典型信号模拟子程序,(3)发送应答位0 void XAZD_I2C_Ack() SDA=0; NOP; NOP; NOP; SCL=1; NOP; NOP; NOP; NOP; NOP; SCL=0; NOP; NOP; ,26,二、典型信号模拟子程序,(4)发送非应答位1 void XAZD_I2C_Ack() SDA=1; NOP; NOP; NOP; SCL=1; NOP; NOP; NOP; NOP; NOP; SCL=0; NOP; NOP; ,27,10.1.5 I2C总线应用,一、串行E2PROM的扩展,（1）串行E2PROM典型产品,AT24C01：128字节（1288位）； AT24C02：256字节（2568位）； AT24C04：512字节（5128位）AT24C08：1K字节（1K8位）； AT24C16：2K字节（2K8位）；,ATMEL公司的AT24C系列：,28,10.1.5 I2C总线应用,MCS-51单片机与AT24C02 的连接电路,（二）I2C总线扩展E2PROM,AT24C02与80C51接口,29,10.1.5 I2C总线应用,（2）写入过程 AT24C系列E2PROM芯片地址的固定部分为1010，A2、A1、A0引脚接高、低电平后得到确定的3位编码。形成的7位编码即为该器件的地址码。,单片机进行写操作时，首先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”（共8位，即一个字节），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为相应，单片机收到应答后就可以传送数据了。,30,10.1.5 I2C总线应用,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数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答。,AT24C系列器件片内地址在接收到每一个数据字节地址后自动加1，在芯片的“一次装载字节数”（不同芯片字节数不同）限度内，只需输入首地址。装载字节数超过芯片的“一次装载字节数”时，数据地址将“上卷”，前面的数据将被覆盖。,当要写入的数据传送完后，单片机应发出终止信号以结束写入操作。写入n个字节的数据格式 ：,31,10.1.5 I2C总线应用,（3）读出过程 单片机先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”（“伪写”），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为相应。,然后，再发一个字节的要读出器件的存储区的首地址，收到应答后，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1”），收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节，单片机都要回复应答信号。当最后一个字节数据读完后，单片机应返回以“非应答”（高电平），并发出终止信号以结束读出操作。,32,10.1.5 I2C总线应用,例：编程实现向24C02C的30H开始的16个单元写入00H到0FH共16个数据，然后从24C02C中读数据，数据送AT89c51中40H开始的16个单元。,33,10.2 SPI总线扩展技术,SPI（Serial Peripheral Interface）总线是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口， 它可以使微控制器（MCU）与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设备包括FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/ D 转换器和微控制器等。 SPI总线使用同步协议传送数据，接收或发送数据时由主机产生的时钟信号控制。SPI接口可以连接多个SPI芯片或装置，主机通过选择它们的片选来分时访问不同的芯片。,34,10.2.1 SPI总线,（一）SPI总线构成 MOSI（Master Out Slave In）：主机发送从机接收。 MISO（Master In Slave Out）：主机接收从机发送 SCLK或SCK（Serial Clock）：串行时钟,(Chip Select for the peripheral)：外围器件的片选。有的微控制器设有专用的SPI接口的片许，称为从机选择 。,MOSI (SI或SDI)信号由主机产生，接收者为从机；ISO (SO或SDO)信号由从机发出；CLK或SCK由主机发出，用来同步数据传送；片选信号也由主机产生，用来选择从机芯片或装置。,35,10.2.1 SPI总线,（二）SPI总线信号线基本连接关系：,SPI 总线系统有以下几种形式：1个主机和多个从机、多个从机相互连接构成多主机系统(分布式系统) 、1个主机与1个或几个I/ O设备构成的系统等。,36,10.2.1 SPI总线,（三）主从方式SPI总线接口系统的典型结构 （1）在大多数应用场合，可使用1个微控制器作为主控机来控制数据传送，并向1个或几个外围器件传送数据。从机只有在主机发命令时才能接收或发送数据 。 （2）当一个主机通过SPI与多个芯片相连时，必须使用每个芯片的片选，这可通过MCU的I/O端口输出线来实现。,37,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,一 HD7279A功能,HD7279A是一种管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片。能对8位共阴极LED显示器或64个LED发光管进行管理和驱动，同时能对多达88的键盘矩阵的按键情况进行监视，具有自动消除键抖动和识别按键代码的功能。,38,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（1）工作电源 VDD（引脚1、2）+5V电源 VSS（引脚4）电源地 （2）片选及控制 CS(引脚6)片选信号输入端。低电平时，可向HD7279A发送指令及读取键盘数据。 CLK（引脚7）数据串行传送的同步时钟输入端。向HD7279A发送数据和读取键盘数据时，CLK时钟的上升沿表示数据有效。,一 HD7279A功能,39,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,DATA（引脚8）为串行数据输入/输出端，当HD7279A接收命令时，DATA为输入；当读取键盘数据时，DATA引脚在“读”命令的最后一个时钟的下降沿变为输出。当向HD7279A发送数据时，DATA为输出端； RESET（引脚28）复位端。低电平有效。由低电平变成高电平并保持25ms即可实现HD7279A的复位。 KEY（引脚9）按键有效输出端，在无键按下时为高电平；当有键按下时，变为低电平并且一直保持到键释放为止。,一 HD7279A功能,40,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（3）键盘和LED数码管连接引脚 DIG0DIG7（引脚1825）LED数码管显示位置驱动控制端，与LED数码管的公共端相接，也作为键盘的列扫描线。 SASG（引脚1016）LED数码管的A段G段的驱动输出端。 DP（引脚17）LED数码管的小数点的驱动输出端。 SASG和DP可以作为键盘的行扫描线。HD7279A的芯片内具有驱动电路，可以直接驱动1英吋及以下的LED数码管。DIG0DIG7和SASG及DP还可作为键盘的列扫描线和行扫描线，完成对键盘的监视、译码和键码的识别。,一 HD7279A功能,41,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（4）RC振荡器振荡输入和输出 RC（引脚27）RC电路的输入端，连接HD7279A的外接振荡元件，其典型值为R=1.5k, C=15pF。 CLKO（引脚26）振荡电路的输出端。 另外，引脚3和引脚5没有定义，应用时必须悬空。,一 HD7279A功能,42,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,二 HD7279A的控制命令,HD7279A有6条不带数据的命令、7条带数据命令和1条读键盘命令。,（一）不带数据的命令 （1） 复位命令 复位命令的代码为0A4H。当HD7279A接收到该命令后，把所有的显示清除，包括字符消隐属性和闪烁属性，芯片的状态与系统上电后的状态相同。,（2） 测试命令 测试命令的代码为0BFH。当HD7279A接收到该命 令后，把所有的LED点亮并闪烁，主要用于测试和自检。,43,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（3） 左移命令 左移命令的代码为0A1H。当HD7279A接收到该命令后，把所有的显示左移1位，移位后，最右位空（无显示），该命令不改变各位所设置的消隐和闪烁属性。 （4） 右移命令 右移命令的代码为0A0H，右移命令功能与左移指令相似，只是方向相反。当HD7279A接收到该命令后，把所有的显示右移1位，移位后，最左位空（无显示），该命令不改变消隐和闪烁属性。,二 HD7279A的控制命令,44,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（5） 循环左移命令 循环左移命令的代码为0A3H。当HD7279A接收到该命令后，把所有的显示循环左移1位。移位后，最左位LD7内容移至最右位LD1，如图10.23所示。该命令不改变各个显示位的消隐和闪烁属性。 （6） 循环右移命令 循环右移命令的代码为0A2H。循环右移命令的功能与循环左移命令相似，只是方向相反。,二 HD7279A的控制命令,45,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（二） 带数据命令 （1） 按方式0译码的下载命令,二 HD7279A的控制命令,a2、a1、a0用来指出显示位，显示位LD7为最高位。第2字节为显示内容，其中DP为小数点控制位，当DP1，显示小数点；当DP0，不显示小数点。d3d2d1d0用来指出显示数据。,46,47,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,二 HD7279A的控制命令,（二） 带数据命令,（2）按方式1译码的下载命令,该命令和按方式0译码下载命令的含义基本相同。 HD7279A收到该命令后，把d3d2d1d0按方式1译码并显示。,48,49,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（二） 带数据命令,（3）不译码的下载命令,二 HD7279A的控制命令,a2 a1 a0用来指出显示位，第2字节为显示内容，其中dp和ag分别代表小数点和LED数码管显示器的7个显示段，数据位为1时，该段点亮；若数据位为0时，该段不显示。,50,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,（二） 带数据命令,（4）闪烁控制命令,二 HD7279A的控制命令,闪烁控制命令规定了每个数码管的闪烁属性。D0D7别对应LD0LD7数码管。如果Di=1，则数码管闪烁，如果Di=0 ，则数码管不闪烁。系统上电后，缺省状态为所有数码管均不闪烁。,51,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,消隐控制命令控制各个数码管的消隐属性，D7D0分别对应数码管LD7LD0， Di=0 ，则数码管被消隐，如果Di=1 ，则数码管显示。当某一位被赋予消隐属性后，HD7279A在扫描时将跳过该位。,（二） 带数据命令,（5）消隐控制命令,二 HD7279A的控制命令,52,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,段点亮命令的功能是点亮数码管中的某一指定的段、或LED发光管矩阵中的某一指定的LED。命令中D5D0为数码管显示段的编号，范围为：00H3FH。,（二） 带数据命令,（6） 显示段点亮命令,二 HD7279A的控制命令,53,54,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,显示段关闭命令的作用是关闭（熄灭）某个数码管中的某一段。,（二） 带数据命令,（7） 显示段关闭命令,二 HD7279A的控制命令,55,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,读取键盘命令的作用是读取当前的键盘代码。与其他带数据的指令不同，该命令的第一个字节00010101是单片机传送到HD7279A的命令，而第二个字节D7D0是HD7279A返回的按键代码。HD7279A的DIG0DIG7作为键盘的行扫描，SASG和DP作为列扫描线，可以构成一个88的矩阵键盘。当有键按下时其范围是00H3FH；而无键按下时代码是FFH。,（三）读取键盘数据命令,二 HD7279A的控制命令,56,57,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,三 HD7279A的时序,HD7279A采用串行方式与微处理器通信，串行数据从DATA引脚送入芯片，由CLK引脚输入的同步时钟同步。在DATA引脚上的数据在CLK的上升沿被写入HD7279A的寄存器。 不带数据的命令的宽度为8个位，即微处理器需要发送8个CLK脉冲；带数据的命令的宽度为16个位，即需要发送16个CLK脉冲；读取键盘数据命令的宽度为16个位，前8个位为微处理器发送到HD7279A的命令，后8个位是HD7279A返回的键盘代码数据。在HD7279A执行读取键盘数据命令时，DATA引脚在第9个CLK脉冲的上升沿时变为输出状态，在第16个CLK脉冲的下降沿恢复为输入状态，等待接收下一条命令。,58,（2）带数据的命令时序,（1）不带数据的命令时序,59,（3）读取键盘数据命令,60,10.2.2 SPI总线键盘显示器芯片HD 7279A,HD7279A的典型应用电路,四 HD7279A与MCS-51单片机的接口,61,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,TLC2543为12位开关电容逐次逼近的CMOS A/D转换器，它是TI公司生产的一种串行A/D转换器，它具有输入通道多，精度高，速度高，使用灵活和体积小的优点。,62,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,由通道选择器、数据（地址和命令字）输入寄存器、采样/保持电路、12位的模/数转换器，输出寄存器、并行/串行转换器以及控制逻辑电路等部分组成。通道选择器根据输入地址寄存器中存放的模拟输入通道地址，选择输入通道，并将该输入通道中的模拟信号送到采样/保持电路中；然后，在12位模/数转换器中，把采样的模拟量进行量化编码，转换成数字量并存放到输出寄存器中。转换结果经过并行/串行转换器转换成串行数据，从DOUT引脚输出。,63,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,(一) TLC2543的引脚功能,（1）AIN0AIN10（引脚19，引脚11、引脚12）：输入，模拟量输入通道，在使用4.1MHz的I/O时钟时，外部输入设备的输出阻抗应小于或等于30。,（2） （引脚15）：输入，片选。引脚出现一个从高到低的变化可以使芯片内部寄存器复位，同时使能DIN DOUT和I/O时钟输入。当引脚出现一个从低到高的变化时，数据输入、数据输出和I/O时钟输入无效。,64,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（3）DIN（引脚17）：输入，串行数据输入端。最先输入的4位用来选择模拟量输入通道。数据传送时最高位在前，每一个I/O时钟的上升沿送入一位数据，最先4位数据输入到地址寄存器后，接下来的4位用来设置TLC2543的工作方式。 （4）DOUT（引脚16）：输出，串行数据输出端，输出的数据有3种长度可供选择：8位、12位和16位，数据输出的顺序可以在TLC2543的工作方式中设定。数据输出引脚DOUT在为高时呈高阻状态，在为低电平时，DOUT引脚输出有效。,(一) TLC2543的引脚功能,65,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（5）EOC（引脚19）：输出，A/D转换结束信号，在命令的最后一个I/O时钟的下降沿变低，A/D转换结束后，由EOC由低电平变为高电平。 （6）I/O CLOCK（引脚18）：输入，输入/输出同步时钟，它有4种功能： 1）在I/O CLOCK的前8个上升沿，把命令字输入到的数据输入寄存器，其中前4个是输入通道地址选择。 2）在I/O CLOCK的第4个I/O时钟的下降沿，选中通道的模拟信号对芯片中电容阵列进行充电，直到最后一个I/O时钟结束。 3）I/O时钟把上次转换结果输出，在最后一个数据输出完后，开始下一次转换。 4）在最后一个I/O时钟的下降沿，把EOC变为低电平。,(一) TLC2543的引脚功能,66,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（7）参考电源 REF 引脚14，正参考电压。REF 引脚13，负参考电压。最大的输入电压取决于正参考电压与负参考电压的差值。 （8）芯片工作电源 Vcc引脚20，电源正极，5V。GND引脚10，电源地。,(一) TLC2543的引脚功能,67,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（二） TLC2543的时序,图10.31 使用片选信号高位在前的时序,68,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（二） TLC2543的时序,图10.32 不使用片选信号高位在前的时序,69,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,TCL2543的每次转换都必须给其写入命令字，以便确定下一次转换用哪个通道，下次转换结果用多少位输出，转换结果输出是低位在前还是高位在前。,（三） TCL2543的命令字,其中，高4位D7D6D5D4用于选择模拟量输入通道，D3D2用于选择输出数据的位数，D1用于设定输出数据的位输出顺序是高位在前还是低位在前，最低位D0用于选择输出数据的极性。,70,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（1）高4位（D7D4）设置，可以实现从11个模拟量输入通道中选择1个通道进行转换；或从3个内部自测电压中选择一个，以对转换器进行校准；或者选择软件掉电方式。,（三） TCL2543的命令字,71,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（2）D3D2位选择A/D转换结果的数据输出位数。 转换器的分辨率为12位，内部转换结果总是12位长，选择l2位数据长度时，所有的位都被输出。选择8位数据长度时，低4位被截去。选择l6位时，在转换结果的低位增加了4个被置为0的填充位。,（三） TCL2543的命令字,72,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（3）D1位选择输出数据的传送方式，即下一个I/O周期，A/D转换结果的数据以低位在前或高位在前的方式串行输出。当D1位为0时，A/D转换结果以高位在前的方式从DOUT脚输出；当D1位为1时，则以低位在前的方式从DOUT脚输出。 （4）D0位是设置A/D转换结果是以单极性还是双极性二进制数补码表示。当D0位为0时，A/D转换结果以二进制数形式表示；当D0位为1时，则以二进制数补码形式表示,（三） TCL2543的命令字,73,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,（四）TLC2543 与MCS-51单片机的接口程序设计,74,10.2.3 SPI总线多通道串行输出A/D芯片 TLC2543及接口,TLC2543 的8位A/D转换及数据传送程序(结果在R2中) TLC_8AD： MOV R4，#04H ；命令字,AIN0,8位数据,高位在前 MOV A，R4 ；（A）中为命令字 CLR P1.3 ；片选有效，选中TLC2543 MSB： MOV R5，#08H ；发送命令字，接收8位结果 LOOP： MOV P1，#04H ；置P1.2为输入 MOV C，P1.2 ；读P1.2，把DOUT位数据读入 RLC A ；结果移入（A），同时写命令字 MOV P1.1，C ；将命令字的一位经DIN移入 SETB P1.0 ；产生一个时钟脉冲 NOP CLR P1.0 DJNZ R5，LOOP MOV R2，A ；A/D转换的数据存于R2中 RET,75,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,TLC5615是具有SPI串行接口的数模（D/A）转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的2倍。TLC5615有以下特点： （1）10位CMOS电压输出； （2）单一5V直流电源供电； （3）与CPU三线串行接口； （4）最大输出电压可达基准电压的2倍； （5）输出电压具有和基准电压相同极性； （6）建立时间12.5s； （7）内部上电复位，可以把DAC寄存器复位至全零状态。 （8）低功耗，最大仅1.75mW。,76,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,（一）TLC5615的片内结构和引脚功能,77,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,（一）TLC5615的片内结构和引脚功能,（1）DIN(引脚1)：输入,串行数据输入； （2）SCLK(引脚2)：输入,串行时钟输入； （3） (引脚3)：输入,芯片选择,低电平有效； （4）DOUT(引脚4)：输出,用于多个芯片级联时的串行数据输出； （5）AGND(引脚5)：模拟地； （6）REFIN(引脚6)：参考电压输入； （7）OUT(引脚7)：输出，模拟电压输出； （8）VDD(引脚8)：电源。,78,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,（二）TLC5615的时序,79,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,（三）TLC5615与MCS-51单片机的接口及程序设计,80,10.2.4串行输入D/A芯片TLC5615接口技术,把待转换的12位数据存放在寄存器R6和R7中，R6存放高4位，R7存放低8位 TLC_DA: CLR P3.0 ;片选有效 MOV R2, #04 ;前4位数据位数 MOV A, R6;（R6）为0000XXXX SWAP A ; LCALL WRdata；由DIN输入前4位 MOV R2, #08 ;送入的后8位 MOV A, R7 ;取低8位数据 LCALL WRdata ;由DIN输入低8位 CLR P3.1 ;时钟SCLK为低电平 SETB P3.0 ;片选高电平，输入的12位数据有效 RET,单片机发送数据到TLC5615的子程序如下： WRdata: NOP LOOP: CLR P3.1 ;SCLK为低电平 RLC A ;数据送入进位Cy MOV P3.2, C ;数据移入TLC5615的DIN SETB P3.1; SCLK为高电平 DJNZ R2, LOOP RET,81,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,X5045是Xicor公司生产的具有SPI总线接口的E2PROM芯片，它是早期产品X25045的替代品。X5045把集成了4种功能：上电复位控制、看门狗定时器、电源监督以及具有块保护功能的串行E2PROM存储器。另一款芯片X5043与X5045功能相同，二者区别仅在于输出的复位信号的电平不同，前者为低电平，后者为高电平。,82,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（一）X5045的内部结构和引脚,包括上电复位和低电压检测及控制电路、看门狗定时器、数据寄存器、命令解码与控制逻辑电路、E2PROM存储器阵列、块保护逻辑电路、电源阈值复位逻辑电路等部分组成。,83,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（一）X5045的内部结构和引脚,84,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（2）SO（引脚2）：输出，串行数据输出。SO是一个推/拉串行数据输出引脚，在读数据时，数据在SCK脉冲的下降沿，由SO引脚送出。,（一）X5045的内部结构和引脚,85,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（4）VSS（引脚4）：地。 （5） SI（引脚5）：输入，串行数据输入。SI是串行数据的输入，命令码、地址、数据都是通过SI引脚输入的。数据输入在SCK的上升沿进行，传送时高位在前。 （6）SCK（引脚6）：输入，串行时钟。在串行时钟SCK的上升沿，通过SI引脚进行数据的输入；在SCK下降沿，通过SO引脚进行数据的输出。,（一）X5045的内部结构和引脚,86,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（7）RESET（引脚7）：输出，复位输出。只要电源Vcc电压下降到小于Vcc最小值时，RESET变为高电平。RESET会一直保持高电平，直到电压值上升到超过Vcc最小值的时间大于200ms时，RESET才会变为低电平。另外，RESET也受看门狗定时器的控制。 （8）VCC（引脚8），电源。,（一）X5045的内部结构和引脚,87,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（1）X5045的命令集,（二）X5045的命令集和状态寄存器,88,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,（2）X5045的状态寄存器,（二）X5045的命令集和状态寄存器,状态寄存器由4个断电不丢失的控制位和2个断电消失的状态位组成，用于设置看门狗定时器的溢出时间和存储器区锁定（BlockLock）保护。,X5045状态寄存器的缺省值为00H,89,10.2.5 SPI串行编程E2PROMX5045,WIP（