微机接口第7章

1、1计算机接口技术2n第第 七七 章章串行接口串行接口37.1 串行接口和串行通信n 7.1.1 串行接口概述串行接口概述 1.串行通信概述串行通信概述l串行通信是在传输线上一位一位的传送，设置有联络信号。串行通信是在传输线上一位一位的传送，设置有联络信号。l串行通信越来越多的用于中低速、甚至高速外设与主机的串行通信越来越多的用于中低速、甚至高速外设与主机的通信。通信。l并行与串行通信应用场合比较并行与串行通信应用场合比较串行通信传输距离长，可达数千公里；串行通信传输距离长，可达数千公里；在短距离内，并行比串行传输速率高的多；但在长距离内，串行在短距离内，并行比串行传输速率高的多；但在长距离内，

2、串行通信在各方面比并行更有优势；通信在各方面比并行更有优势；串行通信抗干扰能力强，信号间的干扰完全可以忽略；串行通信抗干扰能力强，信号间的干扰完全可以忽略；对于远距离通信，串行费用低得多；对于远距离通信，串行费用低得多； 47.1 串行接口和串行通信n 7.1.1 串行接口概述串行接口概述l串行通信的实现串行通信的实现数据须通过串数据须通过串/并或并并或并/串转换、以固定的格式传送；串转换、以固定的格式传送；在一定的硬件支持下用软件实现，如使用循环左移指令在一定的硬件支持下用软件实现，如使用循环左移指令“RCL CH，1”，逐位输出；，逐位输出；使用硬件接口电路，如，使用硬件接口电路，如，UA

3、RT(通用异步接收通用异步接收/发送装发送装置置)、USRT(通用同步接收通用同步接收/发送装置发送装置)、USART(通用同通用同步步/异步串行接收异步串行接收/发送器发送器)、ACIA(异步通信接口适配器异步通信接口适配器)；5n 2串行通信的数据传送方式串行通信的数据传送方式 串行通信串行通信有三种基本数据传送方式：有三种基本数据传送方式：单工、单工、半双工半双工和和全双工全双工。 三种基本串行传输方式三种基本串行传输方式6n 3串行通信的类型串行通信的类型 串行通信可以分为两种类型：串行通信可以分为两种类型：异步串行异步串行通信通信和和同步串行通信同步串行通信 。l 异步串行通信异步串

4、行通信在通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同在通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步；步；异步通信方式的异步通信方式的“异步异步”主要体现在字符与字符之间主要体现在字符与字符之间通信没有严格的定时要求；通信没有严格的定时要求；一旦传送开始，收发双方则以预先约定的传输速率，一旦传送开始，收发双方则以预先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送字符中的每一位，即要求位与在时钟的作用下，传送字符中的每一位，即要求位与位之间有严格而精确的定时；位之间有严格而精确的定时；7n 3串行通信的类型串行通信的类型异步通信的数据协议异步通信的数据协议8n 3串行通信的类型串行通信的类型例如：异步传输

5、7位ASCII码，如果需要数据传输速率为240字符/秒，使用1位奇偶校验位和1位停止位，则：1.波特率应该是多少？2.有效数据位传输位为多少？3.传输效率是多少？解：1.波特率是 （7位数据位+1位起始位+1位校验位+1位停止位）*240=2400bit/s 2.有效数据位传输位：7*240=1680bit/s 3.传输效率：1680/2400=70%9 波特率与比特率波特率与比特率波特率波特率l 波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。比特率比特率l 在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位

6、(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、 (Kbps)或 (Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。两者关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。显然，两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍。10n 3串行通信的类型串行通信的类型l 同步串行通信同步串行通信数据流中的字符与字符之间和字符内部的位与位之间数据流中的字符与字符之间和字符内部的位

7、与位之间都同步；都同步；同步串行通信是以同步串行通信是以数据块数据块为信息单位传送，而每帧信为信息单位传送，而每帧信息包括成百上千个字符；因此传送一旦开始，要求每息包括成百上千个字符；因此传送一旦开始，要求每帧信息内部的每一位都要同步；帧信息内部的每一位都要同步；11n 3串行通信的类型串行通信的类型 同步通信的数据协议：以数据块为单位传送的，每个数同步通信的数据协议：以数据块为单位传送的，每个数据块据块同步通信的数据格式同步通信的数据格式127.1.2 串行通信涉及的几个问题n 1信号的调制和解调信号的调制和解调l串行数据直接传送的距离限制串行数据直接传送的距离限制137.1.2 串行通信涉

8、及的几个问题n 1信号的调制和解调信号的调制和解调l串行通信信号的调制与解调串行通信信号的调制与解调发送方式使用发送方式使用调制器调制器，把要传送的数字信号调制转换，把要传送的数字信号调制转换为适合在线路上传输的音频模拟信号；为适合在线路上传输的音频模拟信号；接收方使用接收方使用解调器解调器，从线路上测出这个模拟信号，并，从线路上测出这个模拟信号，并还原成数字信号；还原成数字信号；147.1.2 串行通信涉及的几个问题n 1信号的调制和解调信号的调制和解调l数字信号的调制方法数字信号的调制方法幅移键控幅移键控、频移键控频移键控、相移键控相移键控法法三种调制方法示意图157.1.2 串行通信涉及

9、的几个问题频移键控法的实现频移键控法的实现167.1.2 串行通信涉及的几个问题n 2校验方式校验方式l误码率误码率：指数据经传输后发生错误的位数与总传：指数据经传输后发生错误的位数与总传输位数之比。要求达到输位数之比。要求达到10-6l检错、纠错编码方法检错、纠错编码方法奇偶校验奇偶校验循环冗余码（循环冗余码（CRC）校验）校验方阵码校验方阵码校验方阵码校验方阵码校验177.1.2 串行通信涉及的几个问题n循环冗余码（循环冗余码（CRC）校验）校验187.1.2 串行通信涉及的几个问题n循环冗余码（循环冗余码（CRC）校验）校验197.1.2 串行通信涉及的几个问题n循环冗余码（循环冗余码（

10、CRC）校验）校验207.1.2 串行通信涉及的几个问题217.1.2 串行通信涉及的几个问题227.1.2 串行通信涉及的几个问题237.1.2 串行通信涉及的几个问题n 3发送发送/接收时钟接收时钟l对传送的数据进行定位和同步控制；决定通信线对传送的数据进行定位和同步控制；决定通信线路上数据传输的速率；路上数据传输的速率；l用多个时钟调制一个二进制数据：用多个时钟调制一个二进制数据： 收收/发时钟频率：发时钟频率：K*波特率；常用波特率；常用K=16或或64，K为波特率因子；为波特率因子； 如，传输速率为如，传输速率为1200波特，当选择波特，当选择K=16时，收时，收/发时钟频率发时钟频

11、率=19.2kHz；l可在时钟计数器为可在时钟计数器为8时检测数据位；提高数据检出时检测数据位；提高数据检出可靠性；可靠性；247.1.2 串行通信涉及的几个问题n 4信道复用信道复用l分时多路复用分时多路复用：将一条物理传输线路按时间分成：将一条物理传输线路按时间分成若干时间片，轮换的为多个信号所占用；若干时间片，轮换的为多个信号所占用；l频分多路复用频分多路复用：利用频率调制原理，将要同时传：利用频率调制原理，将要同时传送的多个信号进行频谱搬移，使它们互不重叠的送的多个信号进行频谱搬移，使它们互不重叠的占据信道频带的不同频率段，然后经发送器从同占据信道频带的不同频率段，然后经发送器从同一信

12、道同时或不同时的发送出去；一信道同时或不同时的发送出去；l在计算机串行数据通信及其接口中，使用分时多在计算机串行数据通信及其接口中，使用分时多路复用系统；路复用系统；257.1.3 串行通信接口连接标准n 串行通信口是串行通信口是PC与外部设备通信的重要端口与外部设备通信的重要端口之一。在串行连接时，计算机和外设之间要遵守某之一。在串行连接时，计算机和外设之间要遵守某种约定，包括传输媒体接口的一些特性即机械特性、种约定，包括传输媒体接口的一些特性即机械特性、电气特性、功能特性和规程特性，它们属于电气特性、功能特性和规程特性，它们属于ISO的的OSI七层参考模型中的物理层。接口七层参考模型中的物

13、理层。接口RS-232C标准标准是美国是美国EIA（电子工业联合会）与（电子工业联合会）与BELL等公司一起等公司一起开发的通信协议，它适合于数据传输速率在开发的通信协议，它适合于数据传输速率在0bit20000bit/s范围内的通信。范围内的通信。26n1.RS232C的信号定义的信号定义l数据装置准备好（数据装置准备好（DSR）l数据终端准备好（数据终端准备好（DTR） l请求发送（请求发送（RTS）l允许发送（允许发送（CTS）l接收线路载波检测（接收线路载波检测（DCD/RLSD）l振铃指示（振铃指示（RI）l发送数据（发送数据（TxD）l接收数据（接收数据（RxD）l地线（信号地线地

14、线（信号地线SG、保护地线、保护地线PG）无方向）无方向27n 2RS232C接口互连方法接口互连方法l使用使用MODEM28n 2RS232C接口互连方法接口互连方法l不使用不使用MODEM 远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment) 数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)29n 2RS232C接口互连方法接口互连方法l最简单的连接最简单的连接30n 3电器特性电器特性l应保证电平在应保证电平在（5V15V）之间）之间对于数据，对于数据，“1”电平低于电平低于-3V，“0”电平高于电平高于+3V；对于控制信号，接通

15、状态（对于控制信号，接通状态（ON）即信号有效的电平高）即信号有效的电平高于于+3V，断开状态（，断开状态（OUT）即信号无效的电平低于）即信号无效的电平低于-3V；l必须进行电平转换必须进行电平转换RS-232C接口采用的是负逻辑，其逻辑电平与接口采用的是负逻辑，其逻辑电平与TTL电平不兼容电平不兼容(TTL电平逻辑电平逻辑“1”在在+2.4V+5V，逻辑，逻辑“0”在在00.4V)。为了实现与。为了实现与TTL电路的连接，必须进行电平转换；电路的连接，必须进行电平转换；可使用芯片可使用芯片MAX232和和MAX3232（高速）双组（高速）双组RS-232C发送发送/接收器，实现接收器，实现

16、TTL电平与电平与RS-232C电平双向转换；电平双向转换；31n 3电器特性电器特性l RS-232C电平转换器连接图电平转换器连接图总线驱动器MC1488：TTL电平转换为RS232电平总线驱动器MC1489： RS232电平转换为TTL电平32n 3电器特性电器特性l RS-3232电平转换器封装及连接图电平转换器封装及连接图 MAX3232的内部电源由两路稳压型电荷泵组成，只要输入电压的内部电源由两路稳压型电荷泵组成，只要输入电压(VCC)在在3.0V5.5V范围以内，即可提供范围以内，即可提供+5.5V(倍压电荷泵倍压电荷泵)和和-5.5V(反相电荷泵反相电荷泵)输出输出电压。一旦输

17、出电压低于电压。一旦输出电压低于5.5V，将开启电荷泵；输出电压超过，将开启电荷泵；输出电压超过5.5V时，即刻时，即刻关闭电荷泵。每个电荷泵需要一个飞电容关闭电荷泵。每个电荷泵需要一个飞电容(C1、C2)和一个储能电容和一个储能电容(C3、C4)，产生产生V+和和V-电压。电压。33n 3电器特性电器特性l RS-232C最大传输速率与最大传输线长度的关最大传输速率与最大传输线长度的关系系RS-232CRS-232C最大传输速率为最大传输速率为20kb/s20kb/s时，最大传输线长度为时，最大传输线长度为30m30m。347.2 串行接口的一般结构 n 7.2.1 异步串行异步串行I/O接

18、口的典型结构接口的典型结构异步串行接口的典型结构357.3 串行接口Intel8251A及应用 n 7.3.1 8251A的基本性能的基本性能 可用于同步和异步通信。可用于同步和异步通信。 同步通信：同步通信：58位字符，可使用内部同步检测位字符，可使用内部同步检测或外部同步检测，可自动插入同步字符，波特率为或外部同步检测，可自动插入同步字符，波特率为0-64K，时钟频率等于通信波特率。，时钟频率等于通信波特率。 异步通信：异步通信：58位字符，波特率为位字符，波特率为0-19.2K, 时时钟频率为通信波特率的钟频率为通信波特率的1、16或或64倍。倍。 可产生终止字符可产生终止字符,可产生可

19、产生1、1.5或或2位的停止位；位的停止位；可检查假启动位；自动检测和处理中止字符。可检查假启动位；自动检测和处理中止字符。 全双工，带有双缓冲器的发送和接收器。全双工，带有双缓冲器的发送和接收器。 具有奇偶、溢出和帧错等出错检测。具有奇偶、溢出和帧错等出错检测。 所有输入输出电路都与所有输入输出电路都与TTL兼容。兼容。367.3.2 8251A的结构和引脚n 1.8251A的内部结构的内部结构8251内部结构发送器空同步检测控制/数据选择线37n 2.8251A的外部引脚信号的外部引脚信号n 8251A的外部引脚38n 读写信号组合功能397.3.3 8251A编程n 1.8251A的初始

20、化的初始化 8251A在系统复位后，开始发送接收数在系统复位后，开始发送接收数据前必须进行初始化编程，以确定它的工作据前必须进行初始化编程，以确定它的工作方式、数据传输波特率和字符格式等。方式、数据传输波特率和字符格式等。 (1)控制字及状态字控制字及状态字 工作方式选择控制字工作方式选择控制字 命令控制字命令控制字 状态字状态字 408251A工作方式选择控制字格式418251A命令控制字格式42 8251A初始化流程图P237 例437.4 USB接口 n USB在传统在传统PC输入输入/输出系统资源问题输出系统资源问题的解决方案上找到了突破口。这些和输入的解决方案上找到了突破口。这些和输

21、入/输输出地址空间、中断请求线、出地址空间、中断请求线、DMA通道相关的通道相关的资源限制，在资源限制，在USB方式下不再存在。每个隶方式下不再存在。每个隶属于属于USB系统的外设被赋予一个只有系统的外设被赋予一个只有USB系系统知道的地址，不再消耗任何系统资源。一统知道的地址，不再消耗任何系统资源。一个个USB接口通过接口通过Hub最多可连接最多可连接127个外设。个外设。USB已经成为目前流行的外设接口已经成为目前流行的外设接口 。 44nUSB总线，是由Conpaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研发的一种免费的标准化连接器。7.4

22、USB接口 45USB的主要特点l即插即用，可热插拔，具有自动配置功能；l多个USB集线器可相互传送数据；可连接127个外设；l传输波特率为1.5Mb/s-12Mb/s（USB2.0达480Mb/s）；lUSB总线结构简单，采用四线电缆，更换介质后连接距离 达数十米7.4 USB接口 467.4.1 USB系统组成n 1.USB的硬件结构的硬件结构lUSB是基于令牌的总线；是基于令牌的总线；l三个基本组成部分：主机（三个基本组成部分：主机（Host）、集线器）、集线器（Hub）和功能设备；）和功能设备；（1）USB主机主机/主控制器主控制器/根集线器根集线器做在主板上或作为适配卡安装在计算机上

23、，控制做在主板上或作为适配卡安装在计算机上，控制着着USB总线上的数据和控制信息的流动；总线上的数据和控制信息的流动；每个每个USB系统只有一个根集线器，连接在主控制系统只有一个根集线器，连接在主控制器上，可以连接器上，可以连接127个外设。个外设。477.4.1 USB系统组成 （2）USB集线器（集线器（USB Hub） 提供设备连接端口，检测连接在总线上的设备，提供设备连接端口，检测连接在总线上的设备，为设备提供电源管理，负责总线的故障检测和恢为设备提供电源管理，负责总线的故障检测和恢复；复；（3）功能设备）功能设备系统为外设分配一个唯一的逻辑地址和一定数量系统为外设分配一个唯一的逻辑地

24、址和一定数量的端点号，主机软件可以和每个端点通信；的端点号，主机软件可以和每个端点通信；48n 2.USB的软件结构的软件结构 （1）USB总线接口软件总线接口软件处理电器层与协议层的互连。处理电器层与协议层的互连。（2）USB系统软件系统软件 实现主控制器管理主机与实现主控制器管理主机与USB设备之间的数据传输；管设备之间的数据传输；管理理USB资源；使客户访问资源；使客户访问USB成为可能。成为可能。包括：包括：USB设备驱动程序设备驱动程序； USB驱动程序驱动程序； USB主控制器驱动程序主控制器驱动程序；（3）USB客户软件客户软件位于软件结构的最高层，负责处理特定位于软件结构的最高

25、层，负责处理特定USB设备驱动器；设备驱动器； USB系统软件置于客户和它的设备之间；系统软件置于客户和它的设备之间；49n 3.USB的拓扑结构（的拓扑结构（级联拓扑级联拓扑）507.4.2 USB系统的接口信号和电器特性n 1.接口信号线接口信号线USB集线器和设备的电阻连接517.4.2 USB系统的接口信号和电器特性n 2.电器特性电器特性lUSB主机为设备提供电源电压为主机为设备提供电源电压为4.755.25V，最，最大吸入电流为大吸入电流为500mA。l如总线提供能源设备需要超过如总线提供能源设备需要超过100mA电流时，电流时，不不能同总线提供电源的集线器连接能同总线提供电源的集

26、线器连接。n 3.NRZI无回零反向无回零反向编码编码（no return zero inverse）527.4.3 USB数据流类型和传输类型n USB数据流类型有四种：数据流类型有四种：控制信号流、块数据流、控制信号流、块数据流、中断数据流、实时数据流中断数据流、实时数据流；n USB有四种基本的数据传输类型有四种基本的数据传输类型l控制数据传输控制数据传输支持外设与主机之间的控制、状态、配置等信息的传支持外设与主机之间的控制、状态、配置等信息的传输，为外设与主机之间提供一个控制通道；输，为外设与主机之间提供一个控制通道；l批量数据传输批量数据传输支持打印机，扫描仪，数码相机等外设进行大量

27、数据支持打印机，扫描仪，数码相机等外设进行大量数据的传输；的传输；USB在满足带宽的情况下才进行该类型的数在满足带宽的情况下才进行该类型的数据传输；据传输；l中断数据传输中断数据传输支持像游戏手柄，鼠标和键盘等输入设备，数据传输支持像游戏手柄，鼠标和键盘等输入设备，数据传输量小，无周期性；要求马上响应；量小，无周期性；要求马上响应；537.4.3 USB数据流类型和传输类型l同步（实时）数据传输同步（实时）数据传输支持有周期性，有限的延时和带宽，且数据传输速率支持有周期性，有限的延时和带宽，且数据传输速率不变的外设与主机间的数据传输。如视频、音频设备；不变的外设与主机间的数据传输。如视频、音频

28、设备；547.4.4 USB的数据传输格式n 包包是组成是组成USB交换的基本单位；交换的基本单位；n USB交换包括：交换包括：557.4.4 USB的数据传输格式n 包包的分类由的分类由PID(产品识别码产品识别码)表示；表示；567.4.4 USB的数据传输格式包的类型包的类型1577.4.4 USB的数据传输格式包的类型包的类型2587.4.4 USB的数据传输格式n 包包的种类及格式的种类及格式l标志包标志包帧开始包帧开始包 接收包（接收包（IN：PID3：0=1001b）有批传输、控制传输、中断和等时传输有批传输、控制传输、中断和等时传输4种类型；种类型；发送包（发送包（OUT：P

29、ID3：0=0001b）有批传输、控制传输和等时传输有批传输、控制传输和等时传输3种类型；种类型； 接受和发送包的格式597.4.4 USB的数据传输格式n 包包的种类及格式的种类及格式l标志包标志包设置包（设置包（SETUP：PID3：0=1101b） 只用于控制传输，后面跟一个数据包只用于控制传输，后面跟一个数据包0和一个应答包；和一个应答包；l数据包数据包USB1.1数据包格式USB2.0数据包格式607.4.4 USB的数据传输格式n 包包的种类及格式的种类及格式l握手包握手包不同类型的握手包可以传送不同的结果报告不同类型的握手包可以传送不同的结果报告握手包的格式功能、状态617.4.

30、5（补充） I2C串行总线的组成及工作原理1. I2C串行总线概述串行总线概述 I2C总线是总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。性能串行总线。 I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另，另一根是时钟线一根是时钟线SCL。62 I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均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，都将使总为高电平。连

31、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，即各器件的线的信号变低，即各器件的SDA及及SCL都是线都是线“与与”关系。关系。63 每个接到每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由总线上接收数据的器件则为接收这时主机即为发送器。由总线上接收数据的器件则为接收器器。 在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。为了避免混乱，线传送数据。为了避免混乱， I2C总线要通

32、过总线仲裁，总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总线。以决定由哪一台主机控制总线。 在单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇在单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到的是以单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机到的是以单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。情况。 64一、数据位的有效性规定一、数据位的有效性规定 I2C总线进行数据传送时，总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间时钟信号为高电平期间，数据，数据线上的数据必须保持稳定，只有在线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电时钟线上的信号为低电平期间平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。，数据线上

33、的高电平或低电平状态才允许变化。2. 2. I2C总线的数据传送总线的数据传送65二、起始和终止信号二、起始和终止信号 SCL线为高电平期间，线为高电平期间，SDA线由高电平向低电线由高电平向低电平的变化表示起始信号；平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，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。线由低电平向高电平的变化表示终止信号。 66 起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，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。于空闲状态。 连接到

34、连接到I2C总线上的器件，若具有总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。对于不具备很容易检测到起始和终止信号。对于不具备I2C总线硬件接总线硬件接口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保证口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保证在每个时钟周期内对数据线在每个时钟周期内对数据线SDA采样两次采样两次。 接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一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

35、可以将一个字节，这时接收器件可以将SCL线拉成低电平，从而使线拉成低电平，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，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，再释放再释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送继续进行。线使之为高电平，从而使数据传送继续进行。 67三、数据传送格式三、数据传送格式（1）字节传送与应答）字节传送与应答 每一个字节每一个字节必须保证必须保证是是8位长度。数据传送时，先传位长度。数据传送时，先传送送最高位最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有随一位应答位（即一帧共有9位）。

36、位）。 68 由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的第一个数据字节的“非应答非应答”通知

37、主机，主机则应发出终通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须当主机接收数据时，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“非应答非应答”来实现的。然后，从机释放来实现的。然后，从机释放SDA线，以允许主线，以允许主机产生终止信号。机产生终止信号。69（2）数据帧格式）数据帧格式 I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址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。信号，又包括真正的数据信号。

38、 在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：组合方式： 在起始信号后必须传送一个从机的地址（在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），位），第第8位是数据的传送方向位（位是数据的传送方向位（R/T），用），用“0”表示主表示主机发送数据（机发送数据（T），），“1”表示主机接收数据（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，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则可以不产生终

39、止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。另一从机进行寻址。 70a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送、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：过程中不变：注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则注：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。表示数据由从机向主机传送。 A表示应答，表示应答， A表示非应答（高电平）。表示非应答（高电平）。S表示起始信号，表示起始信号，P表示终止信号。表示终止信号。71b、主机在第一个字节后，立即由从机读数据、主机在第一个字节后，立即由从机读数据c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始

40、、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，但两次读信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写写方向位正好反相。方向位正好反相。72四、总线的寻址四、总线的寻址 I2C总线协议有明确的规定：采用总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字位的寻址字节（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。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）寻址字节的位定义 D7D1位组成从机的地址。位组成从机的地址。D0位是数据传送方位是数据传送方向位，为向位，为“0”时表示主机向从机写数据，为时表示主机向从机写数据，为“1”时时表示主机由从机读数据。表示主机由从机读数据

41、。73n 主机发送地址主机发送地址时，总线上的每个从机都将这时，总线上的每个从机都将这7位地址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，根据主机寻址，根据R/W位将自己确定为发送器或接收器。位将自己确定为发送器或接收器。n 从机的地址从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个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。如一个从机的从机的7位寻址位有位寻址位有4位是固定位，位是固定位，3位是可编程位，这位是可编程位，这时仅能寻址时仅能寻址8个同样的器件，即可以有个同样的器件，即可以有8个同样的器件接个同样的器件接入到该入到该I2C总线系统中。总线系统中。74（2）寻址字节中的特殊地址）寻址字节中的特殊地址 固定地址编号固定地址编号0000和和1111已被保留作为特殊用途。已被保留作为特殊用途。 75 起始信号后的第一字节的起始信号后的第一字节的8位为位为“0000 0000”时，时，称为通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字节称为通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字节中加以说明。格式为