ARM9-双向二线制串行总线I2C介绍

1、第十三章 双向二线制串行总线（ I2C）介绍及S3C2410的I2C控制13.1 I2C接口以及EEPROMI2C总线为同步串行数据传输总线，其标准总线传输速率为100kb/s，增强总线传输速率可达400kb/s。总线最大电容值为400pF。S3C2410微处理器能支持多主I2C总线串行接口。图13-1为I2C总线的内部结构框图 I2C总线可构成多主和多从系统。在多主系统结构中，系统通过硬件或软件仲裁获得总线控制使用权。应用系统中I2C总线多采用主从结构，即总线上只有一个主控节点，总线上的其他设备都作为从设备。I2C总线上的设备寻址由器件地址接线决定，并且通过访问地址最低位来控制读/写方向。目

2、前，通用存储器芯片多为EEPROM，其常用的协议主要有两线串行连接协议(I2C)和三线串行连接协议。带I2C总线接口的EEPROM有许多型号，其中AT24CXX系列使用十分普遍。产品包括AT24C01、AT24C02、AT24C04、AT24C08、AT24C16等，其容量(字节数页) 分别为1288，2568，5128，10248，20488，适用于25V的低电压操作，具有低功耗和高可靠性等优点。AT24系列存储器芯片采用CMOS工艺制造，内置有升压电路，可在单电压供电条件下工作。其标准封装为8脚DIP封装形式，如图13-2所示。图13-2 AT24系列EEPROM的DIP8封装示意图各引脚

3、的功能说明如下：SCL：串行时钟。遵循ISO/IEC7816同步协议，漏极开路，需接上拉电阻。在该引脚的上升沿，系统将数据输人到每个EEPROM器件，在下降沿输出。SDA：串行数据线。漏极开路，需接上拉电阻。双向串行数据线，漏极开路，可与其他开路器件“线或”。A0、A1、A2：器件/页面寻址地址输人端。在AT24C01和AT24C02中，引脚被硬连接，其他AT24Cxx均可接寻址地址线。WP：读/写保护。接低电平时可对整片空间进行读/写，高电平时不能读/写，受保护。Vcc/GND：5V工作电压。13.2 I2C总线的读/写控制逻辑 开始条件(START_C)：在开始条件下，当SCL为高电平时，

4、SDA由高转为低。 停止条件(STOP_C)：在停止条件下，当SCL为高电平时，SDA由低转为高。 确认信号(ACK)：在接收方应答下，每收到一个宇节后便将SDA电平拉低。 数据传送(R/M)：总线启动或应答后，SCL高电平期间数据串行传送；低电平期间为数据准备，并允许SDA线上数据电平变换。总线以字节(8位)为单位传送数据，且高有效位(MSB)在前。I2C数据传送时序如图13-3所示。 13.3 EEPROM读/写操作13.3.1 AT24C04结构与应用简述AT24C04由输入缓冲器和EEPROM阵列组成。由于EEPROM的半导体工艺特性，写入时间为510ms，如果从外部直接写入EEPRO

5、M，则每写一个字节都要等候510ms，成批数据写人时则要等候更长的时间。具有SRAM输人缓冲器的EEPROM器件，其写入操作变成对SRAM缓冲器的装载，装载完后启动一个自动写人逻辑将缓冲器中的全部数据一次写入EEPROM阵列中。对缓冲器的输人称为“页写”，缓冲器的容量称为“页写字节数”。AT24C04的页写字节数为8。写入不超过页写字节数时，对EEPROM器件的写人操作与对SRAM的写人操作相同；若超过页写字节数，应等候510ms后再启动一次写操作。由于EEPROM器件缓冲区容量较小，且不具备溢出进位检测功能，所以，从非零地址写人8字节数或从零地址写入超过8字节数会形成地址翻卷，导致写入出错。

6、13.3.2 设备地址（DADDR） AT24C04的器件地址是1010。13.3.3 AT24CXX的数据操作格式在I2C总线中，对AT24C04内部存储单元读/写，除了要给出器件的设备地址（DADDR）外，还须指定读/写的页而地址(PADDR)。两者组成操作地址（OPADDR）如下： 1010 A2 A1-R/W 按照AT24C04器件手册，读/写地址(ADDR=1010 A2 A1-R/M)中的数据操作格式如下：写人操作格式。任意写一个字节到地址ADDR_W，其时序图如图13-4所示。图13-4 任意写一个字节从地址ADDR_W起连续写入n个字节（同一页面），其时序图如图13-5所示。图

7、13-5 写n个字节读出操作格式。 从任意地址ADDR_ R读一个字节的时序图如图13-6所示。从地址ADDR_ R起连续读出n个字节(同一页面)，其时序图如图13-7所示。在读任意地址操作中除了发送读地址外，还要发送页面地址(PADDR)，因此，在连续读出n个字节操作前，要进行一个字节PADDR写人操作，然后重新启动读操作。注意，读操作完后没有ACK。13.4 S3C2410处理器I2C接口13.4.1 S3C2410 I2C接口简介S3C2410处理器为用户进行应用设计提供了支持多主总线的I2C接口。处理器提供符合I2C协议的设备连接双向数据线I2CSDA和I2CSCL，在I2CSCL高电

8、平期间，I2CSDA的下降沿启动，上升沿停止。S3C2410处理器可以支持主发送、主接收、从发送和从接收4种工作模式。在主发送模式下，处理器通过I2C接口与外部串行器件进行数据传送，需要使用到如表13-1、13-2、13-3、13-4所列寄存器。表13-1 I2C总线控制寄存器（I2C C0N）表13-2 I2C总线状态寄存器（I2CSTAT）表13-3 I2C总线地址寄存器(I2CADD)表13-4 I2C发送接收移位寄存器(I2CDS)13.4.2 使用S3C2410 I2C总线读/写方法使用S3C2410 I2C总线读/写方法可简单用图13-8表示。开始条件(START_C)：当SCL为

9、高电平时，SDA由高转为低。 停止条件(STOP_C)：当SCL为高电平时，SDA由低转为高。 确认信号(ACK)：在接收方应答下，每收到一个宇节后便将SDA电平拉低。 数据传送(R/M)：总线启动或应答后，SCL高电平期间数据串行传送；低电平期间为数据准备，并允许SDA线上数据电平变换。总线以字节(8位)为单位传送数据，且高有效位(MSB)在前。I2C数据传送时序可参考图13-313-7。图13-8 I2C总线读/写操作13.5 I2C总线编程I2C总线编程主要完成二项工作，一是系统初始化，包括使能系统中断，设置中断向量等；二是对I2C的相关寄存器进行设置：rINTMSK & = (BIT_IIC|BIT_ALLMSK);/ 使能系统中断和I2C中断pISR_IIC= (unsigned)iic_int_24c04;/ I2C中断服务地址rIICADD =0 x10; /S3C2410从设备地址rIICCON =0 xaf;/使能ACK和I2C总线中断，设置IICCLK为MCLK/16,rIICSTAT =0 x10; /允许发送接收第十三章