第六章 单片机存储器与IO端口扩展(二)

1、*单片机接口技术及应用单片机接口技术及应用第六章第六章 单片机存储器与单片机存储器与I/O端口扩展端口扩展(二二)万旭万旭M.T.：660109）QQ：854310174*应用电子系应用电子系3第六章第六章 单片机存储器与单片机存储器与I/O端口扩展端口扩展课课程程目目录录*应用电子系应用电子系4第六章第六章 单片机存储器与单片机存储器与I/O端口扩展端口扩展 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（

2、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。 I2C串行总线概述串行总线概述 I2C总线，是总线，是INTER-IC串行总线的缩写。串行总线的缩写。INTER-IC意思是用于相互作用的集成电路，这种集成电路意思是用于相互作用的集成电路，这种集成电路主要由主要由双向串行时钟线双向串行时钟线SCL和和双向串行数据线双向串行数据线SDA两条线路组成。两条线路组成。 I2C总线是总线是PHLIPS公司

3、推出的一种公司推出的一种串行总线串行总线，是，是具备多主机系统所需的包括具备多主机系统所需的包括总线裁决总线裁决和和高低速器高低速器件同步功能件同步功能的高性能串行总线。的高性能串行总线。*应用电子系应用电子系5I2C串行总线概述串行总线概述 I2C总线只有总线只有两根双向信号线两根双向信号线。一根是。一根是数据线数据线SDA，另一根是，另一根是时钟线时钟线SCL。*应用电子系应用电子系6 I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线总线空闲时，两根线均为高电平均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总

4、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都是都是线线“与与”关系。关系。I2C串行总线概述串行总线概述*应用电子系应用电子系7 每个接到每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其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它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件由主机发送数据到其它器件，这，这时时主机主机即为即为发送器发送器。由总线上。由总线上接收数据的器件接收数据的器件则为则为接收器接收器。I2C串行总线概述串行总线概述主机：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件，它可以是发送器或接收器。主机通常是微处理器。从机：被主机寻址的器件，它

5、可以是发送器或接收器。*应用电子系应用电子系8 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， I2C总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总线。 在80C51单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到的是以80C51单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。 I I2 2C C串行总线概述串行总线概述*应用电子系应用电子系9一、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，数时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低只有在时钟线上的信号为低

6、电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系10二、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。 I2C总线的数据传送总线的数据传送 I2C总线中唯一违反上述数据有效性的是被定义为总线中唯一违反上述数据有效性的是被定义为起始（起始（S）和停止（）和停止（P）条件。

7、条件。 *应用电子系应用电子系11起始和终止信号都是由主机发出的。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，总线就处于空闲状态。在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。连接到连接到I2C总线上的器件总线上的器件若具有若具有I2C总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。信号。 对于不具备对于不具备I2C总线硬件接口的有些单片机来说，为了检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，必须测起始和终止信号，必须保证在每个时钟周期内对数据保证在每个时钟周期内对

8、数据线线SDA采样两次采样两次。 I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系12 接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能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一个字节，这时，可能无法立刻接收下一个字节，这时接收器件接收器件可以可以将将SCL线拉成低电平线拉成低电平，从而使主机处于，从而使主机处于等待状等待状态态。直到接收器件准备好接收下一个字节时，再。直到接收器件准备好接收下一个字节时，再释放释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送可以继线使之为高电平，从而使数据传送可以继

9、续进行续进行。 I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系13三、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必须保证是每一个字节必须保证是8位位长度。长度。数据传送时，数据传送时，先传送最高位先传送最高位（MSB），每一个被传送的），每一个被传送的字节后面都必须跟随字节后面都必须跟随一位应答位一位应答位（即（即一帧共有一帧共有9位位）。）。 I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系14由于某种原因从机由于某种原因从机不不对主机寻址信号对主机寻址信号应答应答时（如从机正在时（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），它进

10、行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必必须将数据线置于高电平须将数据线置于高电平，而由，而由主机产生一个终止信号以结主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送束总线的数据传送。如果从机对主机进行了如果从机对主机进行了应答应答，但，但在数据传送一段时间后无在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的第时，从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的一个数据字节的“非应答非应答”通知主机，通知主机，主机则应发出终止主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送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，必须向当主机接收数据时，它

11、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，以允许主机线，以允许主机产生终止信号。产生终止信号。I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系15（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，既包括总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号地址信号，又包括真正的又包括真正的数据信号数据信号。每次数据传送每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束总是由主机产生的终止信号结束。但是，若。但是，若主机希望继续占用总线

12、进行新的数据传送，主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则则可以不产生可以不产生终止信号，终止信号，马上马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址再次发出起始信号对另一从机进行寻址。 I2C总线的数据传送总线的数据传送在起始信号后必须传送一个从机的在起始信号后必须传送一个从机的地址地址（7位位）;第第8位位是数据的是数据的传送方向位传送方向位（R/W）:用用“0”表示表示主机发送数据主机发送数据（T），），用用“1”表示表示主机接收数据主机接收数据（R）。）。*应用电子系应用电子系16A、主机向从机发送数据主机向从机发送数据，数据，数据传送方向传送方向在整个传送过程在整个传送过程中中不变不变。有阴

13、影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表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。示数据由从机向主机传送。A表示应答，表示应答，/A表示非应答表示非应答（高电平）。（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。 在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系17B、主机、主机在第一个字节在第一个字节(寻址字节寻址字节)后后，立即立即由从机读数据。由从机读数据。I2C总线的数据传送总线的数据传送 在从机产生响应时，在从机

14、产生响应时，主机从发送变成接收，从机从接收变主机从发送变成接收，从机从接收变成发送成发送。之后，。之后，数据由从机发送，主机接收，每个应答由主数据由从机发送，主机接收，每个应答由主机产生机产生，时钟信号仍由主机产生时钟信号仍由主机产生。若主机要终止本次传输，。若主机要终止本次传输，则发送一个非应答信号则发送一个非应答信号(A)，接着主机产生停止条件。，接着主机产生停止条件。 C、在传送过程中，当需要、在传送过程中，当需要改变传送方向改变传送方向时时，起始信号，起始信号和和从从机地址都被重复产生一次，机地址都被重复产生一次，但但两次读两次读/写方向位正好反相。写方向位正好反相。*应用电子系应用电

15、子系18*应用电子系应用电子系19四、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位的寻址字节位的寻址字节（寻址字（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。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位是数据位是数据传送方向位传送方向位，为，为“0”时表示时表示主机向从机写数据主机向从机写数据，为，为“1”时表示时表示主机由从机读主机由从机读数据数据。I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系20主机发送地址时，总线上的每个主机发送地址时，总线上的每个从机从机都都将

16、这将这7位地址码与位地址码与自己的地址进行比较自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正被主机，如果相同，则认为自己正被主机寻址，根据寻址，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。I2C总线的数据传送总线的数据传送 如一个从机的如一个从机的7位寻址位有位寻址位有4位是固定位，位是固定位，3位位是可编程是可编程位，这时仅能寻址位，这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有个同样的器件，即可以有8个个同样的器同样的器件接入到该件接入到该I2C总线系统中。总线系统中。 从机的地址由从机的地址由固定部分固定部分和和可编程部分可编程部分组成。在一个系统组成。在一个系统中可能希望接入

17、多个相同的从机，从机地址中可编程部分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。决定了可接入总线该类器件的最大数目。（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。 I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系2122 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，称为时，称为通用呼叫地址通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字节中加以说。通用呼叫地址的用意在第二字节中加以说明。格式为：明。格式为： 第二字节为第二字节

18、为 06H时，所有能响应通用呼叫地址的从机器件时，所有能响应通用呼叫地址的从机器件复位，并由硬件装入从机地址的可编程部分。能响应命令复位，并由硬件装入从机地址的可编程部分。能响应命令的从机器件复位时不拉低的从机器件复位时不拉低SDA和和SCL线，以免堵塞总线。线，以免堵塞总线。第二字节为第二字节为 04H时，所有能响应通用呼叫地址并通过硬件时，所有能响应通用呼叫地址并通过硬件来定义其可编程地址的从机器件将锁定地址中的可编程位来定义其可编程地址的从机器件将锁定地址中的可编程位，但不进行复位。，但不进行复位。I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系22如果第二字节的方向位为如果第二

19、字节的方向位为“1”，则这两个字节命令称为硬，则这两个字节命令称为硬件件通用呼叫命令通用呼叫命令。在这第二字节的高在这第二字节的高7位说明自己的地址。接在总线上的智位说明自己的地址。接在总线上的智能器件，如单片机或其他微处理器能识别这个地址，并与能器件，如单片机或其他微处理器能识别这个地址，并与之传送数据。硬件主器件作为从机使用时，也用这个地址之传送数据。硬件主器件作为从机使用时，也用这个地址作为从机地址。格式为：作为从机地址。格式为： 在系统中另一种选择可能是系统复位时在系统中另一种选择可能是系统复位时硬件主机器件工作硬件主机器件工作在从机接收器方式在从机接收器方式，这时由系统中的主机先告诉

20、硬件主机，这时由系统中的主机先告诉硬件主机器件数据应送往的从机器件地址，当硬件主机器件要发送器件数据应送往的从机器件地址，当硬件主机器件要发送数据时就可以直接向指定从机器件发送数据了。数据时就可以直接向指定从机器件发送数据了。I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系23（3）起始字节）起始字节 不具备不具备I I2 2C C总线接口的单片机，则必须通过软件不断地检总线接口的单片机，则必须通过软件不断地检测总线，以便及时地响应总线的请求。单片机的速度与硬测总线，以便及时地响应总线的请求。单片机的速度与硬件接口器件的速度就出现了较大的差别，为此，件接口器件的速度就出现了较大的差别，

21、为此，I I2 2C C总线总线上的数据传送要由一个较长的起始过程加以引导。上的数据传送要由一个较长的起始过程加以引导。 起始字节是提供给没有起始字节是提供给没有I I2 2C C总线接口的单片机查询总线接口的单片机查询I I2 2C C总线总线时使用的特殊字节。时使用的特殊字节。 I2C总线的数据传送总线的数据传送*应用电子系应用电子系24*应用电子系应用电子系25 引导过程由引导过程由起始信号、起始字节、应答位、重复起起始信号、起始字节、应答位、重复起始信号始信号（Sr）组成。）组成。请求访问总线的主机发出起始信号后，发送起始字节（请求访问总线的主机发出起始信号后，发送起始字节（0000

22、0001），另一个单片机可以用一个比较低的速率采），另一个单片机可以用一个比较低的速率采样样SDA线，直到检测到起始字节中的线，直到检测到起始字节中的7个个“0”中的一个为中的一个为止。在检测到止。在检测到SDA线上的高电平后，单片机就可以用较线上的高电平后，单片机就可以用较高的采样速率，以便寻找作为同步信号使用的第二个起高的采样速率，以便寻找作为同步信号使用的第二个起始信号始信号Sr。在起始信号后的应答时钟脉冲仅仅是为了和总线所使用在起始信号后的应答时钟脉冲仅仅是为了和总线所使用的格式一致，并不要求器件在这个脉冲期间作应答。的格式一致，并不要求器件在这个脉冲期间作应答。I2C总线的数据传送总

23、线的数据传送I2C总线仲裁与时钟发生总线仲裁与时钟发生 在多主的通信系统中。总线上有多个节点，它们都有自在多主的通信系统中。总线上有多个节点，它们都有自己的寻址地址，可以己的寻址地址，可以作为从节点被别的节点访问作为从节点被别的节点访问，同时它，同时它们都可以们都可以作为主节点向其它的节点发送控制字节和传送数作为主节点向其它的节点发送控制字节和传送数据据。但是如果有两个或两个以上的节点都向总线上发送启。但是如果有两个或两个以上的节点都向总线上发送启动信号并开始传送数据，这样就形成了动信号并开始传送数据，这样就形成了冲突冲突。要解决这种。要解决这种冲突，就要进行仲裁的判决，这就是冲突，就要进行仲

24、裁的判决，这就是I2C总线上的仲裁。总线上的仲裁。 I2C总线上的仲裁分两部分：总线上的仲裁分两部分：SCL线的同步线的同步和和SDA线的仲裁线的仲裁。 *应用电子系应用电子系26I2C总线仲裁与时钟发生总线仲裁与时钟发生 SCL线的同步线的同步（时钟同步）（时钟同步） SCL同步是由于总线具有同步是由于总线具有线线“与与”的逻辑功能，即的逻辑功能，即只要有一只要有一个节点发送低电平时，总线上就表现为低电平。个节点发送低电平时，总线上就表现为低电平。由于线由于线“与与”逻辑功能的原理，当多个节点同时发送时钟信号时，逻辑功能的原理，当多个节点同时发送时钟信号时，在总线上表现的是统一的时钟信号。这

25、就是在总线上表现的是统一的时钟信号。这就是SCL的同步原理。的同步原理。 当所有的节点都当所有的节点都发送高电平时，总线发送高电平时，总线才能表现为高电平才能表现为高电平。*应用电子系应用电子系27I2C总线仲裁与时钟发生总线仲裁与时钟发生 SDA仲裁仲裁 SDA线的仲裁也是建立在总线具有线的仲裁也是建立在总线具有线线“与与”逻辑功能的逻辑功能的原理上的。原理上的。 节点在发送节点在发送1位数据后，比较总线上所呈现的数据与位数据后，比较总线上所呈现的数据与自己发送的是否一致。自己发送的是否一致。是，继续发送；否则，退出竞是，继续发送；否则，退出竞争争。 SDA线的仲裁可以保证线的仲裁可以保证I

26、2C总线系统在多个主节点同时总线系统在多个主节点同时企图控制总线时通信正常进行并且数据不丢失。企图控制总线时通信正常进行并且数据不丢失。总线总线系统通过仲裁只允许一个主节点可以继续占据总线系统通过仲裁只允许一个主节点可以继续占据总线。*应用电子系应用电子系2829I2C总线仲裁与时钟发生总线仲裁与时钟发生仲裁过程仲裁过程DATA1和和DATA2分别是主节点向总线所发送的数据信号；分别是主节点向总线所发送的数据信号；SDA为总线为总线上所呈现的上所呈现的数据信号数据信号，SCL是总线是总线上所呈现的上所呈现的时钟时钟信号信号。*应用电子系应用电子系29*应用电子系应用电子系30单主机系统单主机系

27、统I I2 2C C总线扩展示意图总线扩展示意图 I2C总线外设扩展总线外设扩展*应用电子系应用电子系31 I2C总线的数据读写总线的数据读写*应用电子系应用电子系32起始起始传送传送7 7个外围器件或接口的地址位，以及个外围器件或接口的地址位，以及1 1个读写个读写控制位控制位对方应答对方应答传送数据和应答传送数据和应答终止终止 I2C总线的数据读写总线的数据读写*应用电子系应用电子系334.74.7usus4.04.0ususSDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL1) 起始起始 数据线数据线SDASDA和和SCLSCL低电平，低电平，SDASDA转转高电平高电平数

28、据线数据线SDASDA保持高电平至少保持高电平至少4.7us4.7us当数据线当数据线SDASDA变低电平之后，时变低电平之后，时钟钟SCLSCL继续保持高电平继续保持高电平4.0us4.0us2) 终止终止 4.74.7usus4.04.0ususSDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL时钟线时钟线SCLSCL和数据线和数据线SDASDA低电平，低电平，SCLSCL转高电平转高电平SCLSCL保持高电平至少保持高电平至少4.0us4.0us之后，之后，数据线数据线SDASDA由低电平变为高电平由低电平变为高电平 SDASDA保持高电平至少保持高电平至少4.7us4.7

29、us之后，之后，转低电平。转低电平。 I2C总线的时序参数总线的时序参数*应用电子系应用电子系343) 3) 应答应答单片机每发送完一个字节数据（8位），对方会从SDA/VSDA发送一个应答位，低电平为有效应答信号。 4) 4) 数据传输数据传输按照从高位到低位的传输次序（与80C51串行口扩展方式相反） 4.0us4.0us输出输出0 0SDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCLa. a. 输出输出0 0 SDA/VSDA变低电平SCL/VSCL变高电平，并保持4.0us以上时间，SCL/VSCL变低电平SDA/VSDA变高电平 b. b. 输出输出1 1：与输出0同理

30、可得 4.0us4.0us输出输出1 1SDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL5) I5) I2 2C C总线上一次完整的数据传送过程总线上一次完整的数据传送过程 I2C总线的时序参数总线的时序参数*应用电子系应用电子系35 I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 设单片机时钟频率为设单片机时钟频率为6MHz，则一个机器周期的时间为则一个机器周期的时间为12/6*106=2（us） 1) 1) 启动子程序启动子程序 VSDAVSDA变高电平变高电平VSCLVSCL变高电平变高电平延时延时( (使使VSDAVSDA保持高电平保持高电平4.7us)4.7us)VS

31、DAVSDA变低电平变低电平延时延时( (使使VSCLVSCL继续保持高电平继续保持高电平4us)4us)VSCLVSCL变低电平变低电平返回主程序返回主程序4.74.7usus4.04.0ususSDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL流程图流程图 *应用电子系应用电子系36子程序子程序STASTA： SETB VSDA SETB VSDA ；VSDAVSDA高电平高电平 SETB VSCL SETB VSCL ；VSCLVSCL高电平高电平 NOP NOP NOP NOP ；延时，；延时，NOPNOP的执行需要的执行需要1 1个机器周期，个机器周期， ；因此两条；因

32、此两条NOPNOP指令共指令共2 2个机器周期，耗时个机器周期，耗时2 2* *2us=4us2us=4us CLR VSDA CLR VSDA ；VSDAVSDA变低电平变低电平 NOP NOP NOP NOP ；延时；延时4us 4us CLR VSCL CLR VSCL ；VSCLVSCL变低电平变低电平 RETRET I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 *应用电子系应用电子系372) 终止子程序终止子程序 4.7u4.7us s4.0u4.0us sSDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL流程图流程图 （与启动类似，略）（与启动类似，略） 子程序：子

33、程序：STOPSTOP： CLR VSDACLR VSDA SETB VSCLSETB VSCL NOP NOP NOP NOP SETB VSDASETB VSDA NOP NOP NOP NOP CLR VSDACLR VSDA CLR VSCLCLR VSCL RET RET I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 *应用电子系应用电子系383) 3) 应答位检查子程序应答位检查子程序CACK CACK 有效的应答标志：有效的应答标志：0 0 SDA/VSDASDA/VSDASCL/VSCLSCL/VSCL应答应答查询查询VSDAVSDAVSDAVSDA为为0 0？YESYES设

34、置标志位设置标志位F0F0NONO标志位标志位F0F0清零清零VSDAVSDA置置1 1VSCLVSCL变高电平变高电平VSCLVSCL变低电平变低电平返回主程序返回主程序流流程程图图 子程序子程序CACKCACK： SETB VSDASETB VSDA SETB VSCLSETB VSCL CLR F0 CLR F0 MOV CMOV C，VSDA VSDA JNC CEND JNC CEND ；查询数据信号是否；查询数据信号是否 ；为；为0 0，若为，若为0 0，说明，说明 ；有；正常应答信号；有；正常应答信号 ；，标志位；，标志位F0=0F0=0 SETB F0 SETB F0 ；若无正

35、常应答信号；若无正常应答信号 ；，标志位；，标志位F0=1F0=1CENDCEND： CLR VSCLCLR VSCL RET RET I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 *应用电子系应用电子系394) 4) 发送一个字节数据子程序发送一个字节数据子程序WRBYT WRBYT I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 一个字节8位，从高位到低位依次发送设数据已存放于A中 VSDAVSDA清零清零C C为为1 1？YESYESVSCLVSCL清零清零NONOVSDAVSDA置置1 1位数位数8 8送送R2R2A A带进位位左移一位（带进位位左移一位（ACC.7CACC.7C）V

36、SCLVSCL置置1 1返回主程序返回主程序延时延时4us4us已输出已输出8 8位位? ?VSCLVSCL清零清零NONOYESYES流流程程图图 子程序子程序WRBYTWRBYT：MOV R2MOV R2，#08H#08H MOV A MOV A，DA ;DADA ;DA为数据的为数据的 ; ;片内存储地址片内存储地址 CLR VSCLCLR VSCLWLP WLP ：RLC ARLC A JNC WR0 ; JNC WR0 ;若要发送的位若要发送的位 ; ;为为“0 0”，转，转WR0WR0WR1 WR1 ：SETB VSDA ;SETB VSDA ;发送发送“1 1” AJMP BIT

37、SEND AJMP BITSENDWR0 WR0 ：CLR VSDA ;CLR VSDA ;发送发送“0 0”BITSENDBITSEND：SETB VSCLSETB VSCL NOP NOP NOP NOP CLR VSCL CLR VSCL DJNZ R2 DJNZ R2，WLPWLP RET RET*应用电子系应用电子系405) N5) N个字节发送子程序个字节发送子程序 I I2 2C C总线模拟子程序总线模拟子程序 WRNBYTWRNBYT： MOV R3MOV R3，NUMBYT NUMBYT ；数据块长度送；数据块长度送R3R3 LCALL STA LCALL STA ；启动；启

38、动 MOV AMOV A，SLA SLA ；I I2 2C C总线外围器件地址送总线外围器件地址送A A LCALL WRBYT LCALL WRBYT ；发送地址；发送地址 LCALL CACK LCALL CACK JB F0JB F0，WRNBYTWRNBYT ；检查应答信号；检查应答信号 MOV R1MOV R1， #MTD #MTD ；R1R1指向数据块首地址指向数据块首地址WRDA WRDA ： MOV AMOV A，R1R1 LCALL WRBYT LCALL WRBYT ；发送一个字节数据；发送一个字节数据 LCALL CACKLCALL CACK JB F0 JB F0，WR

39、NBYT WRNBYT ；检查应答信号检查应答信号 INC R1INC R1 DJNZ R3 DJNZ R3，WRDA WRDA ；若数据块未发送完，继续循环；若数据块未发送完，继续循环 LCALL STOP LCALL STOP ；若数据块发送完毕，停止；若数据块发送完毕，停止 RETRET 主程序需要设置：主程序需要设置：NUMBYT MTD NUMBYT MTD *应用电子系应用电子系41器件型号器件型号字节容量字节容量寻址字节寻址字节内部地址内部地址字节数字节数页面写页面写字节数字节数最多可挂最多可挂器件数器件数 固定标识固定标识 片片 选选R/WR/WAT24C01AAT24C01A

40、1281281 10 01 10 0A2A2A1A1A0A01/01/01 18 88 8AT24C02256A2A1A01/088AT24C04AT24C04512512A2A2A1A1P01/01/016164 4AT24C08AAT24C08A1K1KA2A2P1P01/01/016162 2AT24C16AAT24C16A2K2KP2P1P01/01/016161 1AT24C32AAT24C32A4K4KA2A2A1A1A0A01/01/02 232328 8AT24C64AAT24C64A8K8KA2A2A1A1A0A01/01/032328 8AT24C128BAT24C128B

41、16K16KA2A2A1A1A0A01/01/064648 8AT24C256BAT24C256B32K32KA2A2A1A1A0A01/01/064648 8AT24C512BAT24C512B64K64KA2A2A1A1A0A01/01/01281288 8*应用电子系应用电子系42 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 CSSS (Chip Select for the peripheral)：外

42、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。 *应用电子系应用电子系43（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。*应用电子系应用电子系44（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

43、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。 MCUIC1IC2IC3SCKSISOCSCSCSSCKMOSIMISOSCKSISOSCKSISOIO1IO2IO3*应用电子系应用电子系45SPISPI接口实际上是两个简单的接口实际上是两个简单的移位寄存器移位寄存器, ,传输的数据为传输的数据为8 8位位, ,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下, ,按位传输按位传输, ,高位高位在前在前, ,低位在后

44、。低位在后。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）降沿发送）时钟发生器时钟发生器 主器件主器件MOSI 从器件从器件MISONSSSCK7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0*应用电子系应用电子系46思考思考与实践与实践说明说明I2C总线主机从机数据传输过程。总线主机从机数据传输过程。2 SPI总线有几种工作模式，各模式的区别是什么？总线有几种工作模式，各模式的区别是什么？3 SPI总线与总线与I2C总线在扩展多个外部器件时有何不同？总线在扩展多个外部器件时有何不同？4 EEPROM与与Flash存

45、储器在使用上有何不同？存储器在使用上有何不同？5 根据根据SPI模式模式0的时序图，采用的时序图，采用MCS-51单片机的单片机的P1口的口的P1.0、P1.1和和P1.2分别作为分别作为SCK、MISO和和MOSI，试编，试编写写SPI数据传输程序。数据传输程序。6 I2C总线如何扩展两个以上相同的外部芯片总线如何扩展两个以上相同的外部芯片?7 简述单线总线的操作原理。简述单线总线的操作原理。8 根据根据I2C总线协议，编写总线协议，编写I2C总线数据读写总线数据读写N字节子程序。字节子程序。*应用电子系应用电子系47(1) 总线典型信号的模拟子程序 启动信号子程序STASTA：SETBP1.0 ；总线启动子程序 SETB P1.1 NOP NOP CLRP1.1 NOP NOP CLRP1.0 RET附: 汇编语言模拟程序终止信号子程序STOPSTOP：NOP；停止子程序 CLR P1.1 SETB P1.0 NOP NOP SETB P1.1 NOP NOP CLR P1.0 RET附:汇编语言模拟程序发