空气报警系统设计与制作-–I2C总线

模块电路功能编程〔下〕空气报警系统设计与制作–I2C总线

双C工作室复习演示上周实验，仔细体会下面的图理解：1.串口通信到底是什么？学会：2.如何使用串口调试软件。1.上交实验报告模块三：数字传感器的使用

案例1：编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中写入CPU启动的次数，每启动一次，次数加1。所涉及的模块一、TWI控制模块二、I2C串行EEPROMAT24C02控制模块案例1：编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中写入CPU启动的次数，每启动一次，次数加1。任务分析：1.TWI所用的IO端口是哪个？2.控制TWI参加数据到AT24C02的根本流程，及本卷须知？3.怎么获取CPU启动次数？4.编码、调试；5.运行，显示效果电路连接案例2：编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，读取AT24C02芯片中CPU启动的次数的数据，并用LED表达。请做《I2C》这个课题的同学，上来讲解：TWI读取数据。编程实现：TWI读取AT24C02芯片中的数据，并显示在LCD1602上。实验十一1.编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中写入“20230608〞字符串;2.编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，读取AT24C02芯片中的字符串，并用LCD显示出来。思考：1.编程控制实验板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中写入DS1302当前的时间，并在下次启动程序时读取AT24C02芯片中所存储的时间值，显示在LCD上。一、TWI〔I2C〕1.TWI简要介绍TWI：ATMega系列单片机片内集成两线制串行接口模块，Atmel文档称它为TWI接口。事实上TWI与PHILIPS的I2C总线是同一回事，之所以叫它TWI是因为这样的命名可使Atmel防止交术语版税。所以，TWI是兼容I2C的一种说法。I2C(Inter－IntegratedCircuit)I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据；在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps；每个电路和模块都有唯一的地址；支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线；应用：主要在效劳器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的平安性，方便了管理。2.TWI的数据包及传送数据的有效性1.TWI总线上的数据位的传送与时钟脉冲同步；2.时钟线为高时，数据线电压必须保持稳定，除非在启动与停止的状态下。开始、重复开始、停止状态在START与STOP之间，需要假定总线忙，不允许其他主机控制总线地址数据包格式TWI总线上传送的地址包均为9位：7位地址位、1位READ/WRITE控制位，1位应答位。地址位先送高位；从机地址自由分配，除了00000000为保存地址，作为播送地址；当发送播送呼叫时，所有的从机应在ACK周期，通过拉低SDA作为应答。数据包格式一个完整的传输过程：将地址包和数据包组合应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。 CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。 假设未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。2.TWI模块及相关存放器TWI内部模块TWI波特率存放器—TWBRTWBR设置波特率发生器的分频因子。SCL时钟频率的计算公式：TWI为主机模式时，TWBR值应不小于10，否那么主时机在SDA与SCL产生错误输出作为提示信号TWI控制存放器—TWCRTWI中断标志TWI完成当前工作，希望应用程序介入时TWINT置位；TWINT标志的清零必须通过写“1〞来清零；包括中断的情况。使能TWI应答TWISTART状态位TWISTOP状态位TWI写冲突标志TWI使能位TWI中断使能TWI状态存放器—TWSRTWI预分频位TWI当前的状态TWI数据存放器—TWDR3.总线主机模式编程控制〔1〕I2C总线单字节写入〔2〕I2C总线单字节读取〔3〕I2C总线主机模式错误处理典型数据传输中应用程序与TWI的接口详细参考ATmega128.PDF191页TWI数据传输过程中的规那么如下：〔1〕当TWI完成一次操作并等待反响时，TWINT标志置位。直到TWINT清零，时钟线SCL才会拉低。〔2〕TWINT标志置位时，用户必须用与下一个TWI总线周期相关的值更新TWI存放器。例如，TWDR存放器必须载入下一个总线周期中要发送的值。〔3〕当所有的TWI存放器得到更新，而且其它挂起的应用程序也已经结束，TWCR被写入数据。写TWCR时，TWINT位应置位。对TWINT写"1〞去除此标志。TWI将开始执行由TWCR设定的操作。〔1〕I2C总线单字节写入详细代码参考ATmega128.PDF193页主机发送模式的格式和状态详细状态参考ATmega128.PDF196页表格内容〔2〕I2C总线单字节读取—〔随机读〕详细代码参考ATmega128.PDF193页主机接收模式的格式和状态详细状态参考ATmega128.PDF200页表格内容〔3〕I2C总线主机模式错误处理根据不同状态的处理主机发送模式的格式和状态主机接收模式的格式和状态注意：最终的状态为：TWSR&0XF8当有多种状态/选择存在时，我们一般选用哪种分支结构？二、AT24C02—I2C协议AT24C02是Ateml公司的2KB的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10uA(5.5V)；芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。简而言之，AT24C02是一个在突然掉电的情况下存储数据的芯片，即掉电存储芯片。在单片机应用中，作为EEPROM储存器用，与单片机通过I2C通信。优点是掉电后仍可以保存数据。比方单片机运行时，手动设置了一些参数，可以用它保存起来。A2～A0：器件地址选择引脚。将这3个引脚配置成不同的编码值，在同一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片。SDA：串行数据输入输出口，是一个双向的漏极开路结构的引脚，容量扩展时可以将多片24系列的SDA引脚直接相连。SCL：串行移位时钟控制端。写入时上升沿起作用，读出时下降沿起作用。WP：硬件写保护控制引脚。当其为低电平时，正常写操作，高电平时，对EEPROM局部存储区域提供硬件写保护功能，即对被保护区域只能读不能写。GND：接地。VCC：接+5V电压按字节写按页写读当前地址连续读