单片机模拟I2C总线及AT24C01应用实例(格式整理版).pdfVIP

单片机模拟 I2C 总线及 AT24C01应用实例（格式整理版） I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线， 用于连接微控制器及其外围设备。I2C 总线产生于在 80 年代，最初为音频和视频设备开发， 如今主要在服务器管理中使用，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，增加了系统的安全性，方便了管理。 1.I2C 总线特点 I2C 总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此 I2C总线 占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度 可高达 25 英尺，并且能够以 10Kbps 的最大传输速率支持 40 个组件。I2C 总线的另一个优 点是，它支持多主控(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。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。 2.I2C 总线工作原理 2.1 总线的构成及信号类型 I2C 总线是一种串行数据总线，只有二根信号线，一根是双向的数据线 SDA，另一根是 时钟线 SCL。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。 各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所 以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C 总线上并接的每一模块电路 既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU 发出 的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控 制的种类;控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制 电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。 2.2 位的传输 SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定数据线的高或低电平状态只有在 SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变，见图 1： 图 1 2.3 开始信号 SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。 2.4 结束信号： SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。 图 2 2.5 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。若未收到应答信号，由判断为 受控单元出现故障。 2.6 总线基本操作 I2C 规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数 据则定义为接收器。主器件和从器件（本文为 AT24C01）都可以工作于接收和发送状态。总 线必须由主器件（通常为微控制器 CPU）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传 输方向，并产生起始和停止条件。SDA 线上的数据状态仅在 SCL 为低电平的期间才能改变， SCL 为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。参见图 2。 3.I2C 应用实例 AT24C01 AT24C 系列串行 E2PROM 具有 I2C 总线接口功能，功耗小，宽电源电压(根据不同型号 2.5V～6.0V)，工作电流约为 3mA，静态电流随电源电压不同为 30μA～110μA。 3.1AT24C 系列 E2PROM 接口及地址选择 由于 I2C 总线可挂接多个串行接口器件，在 I2C 总线中每个器件应有唯一的器件地址， 按 I2C 总线规则，器件地址为 7 位数据(即一个 I2C 总线系统中理论上可挂接 128 个不同地 址的器件)，它和 1 位数据方向位构成一个器件寻址字节，最低位 D0