单片机原理及应用 教学课件 作者 谢辉 主编 黄滔李焱 副主编 第7单元单片机串行口.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第7单元 单片机串行总线扩展 学习要点 一、IIC总线 1. IIC串行总线的特点 IIC总线特点： 2. IIC总线接口电路及工作原理 图7-2 IIC设备与IIC总线的接口电路 （2） IIC总线工作过程 3. IIC总线的数据传输控制 （1）SDA与SCL的时序关系 （2）启动与停止信号 （3）字节传送与应答 （4）IIC总线的数据传输格式 （5）IIC总线的竞争与仲裁 图7-7 IIC总线仲裁过程中的时钟同步 仲裁 图7-8 两个主机情况下IIC总线的仲裁情况 4. IIC总线接口扩展 1) IIC总线典型信号 2) IIC总线典型信号模拟子程序 ③发送应答信号“0” ④发送非应答信号“1” 3） IIC总线模拟通用子程序① 应答位检查子程序CACK ② 发送1字节子程序WRBYT ③ 接收1字节子程序RDBYT ④发送N字节子程序WRNBYT ⑤ 接收N字节子程序RDBYT (2) P89C51扩展串行EEPROM AT24C02 图7-10 AT24C02引脚及与单片机的接口 2) AT24CXX EEPROM的寻址 表7-2 AT24CXX EEPROM芯片的地址安排 3) 单片机对AT24C02的读写操作①写操作过程 【例7-1】接口电路如图7-10所示。编程实现向AT24C02的40H~47H写入00H~07H共8个数据。 【例7-2】接口电路如图7-10所示。编程实现将单片机内部RAM的55H为首址的8个数据写入AT24C02的45H~4C单元中。 ② 读操作过程 【例7-3】接口电路如图7-10所示。编程实现从AT24C02的40H~47H单元读出8个字节数据，并将其存放在单片机内部RAM的40H~47H单元中。 本节思考题 二、SPI总线 1、SPI串行总线的特点 2、SPI串行总线接口电路及工作原理 2） 串行时钟（SCK） 3） 从选择线 （2）SPI总线接口电路及工作原理 图7-15 SPI数据的交换 3、SPI的配置 4、SPI总线接口扩展 （2）串行总线在51单片机中的实现 2)串行EEPROM X25F008的扩展 X25F008各引脚功能 【例7-4】 本节思考题 三、单总线1、单总线结构及特点 图7-19单总线器件I/O端口内部结构 图7-20 单总线寄生供电原理 图7-21 使用MOSFET将单总线拉至5V 外接电源供电的方法的优点 2.单总线芯片的特点 2、单总线接口电路及ID地址码 图7-22 单片机与两个从设备间的单总线接口电路 （2）、ID地址码 3、单总线芯片的数据传输控制 (1)、单总线通信信号类型与初始化 图7-23 单总线信号波形 （2）、单总线通信的ROM命令 （3）、功能命令与数据交换 本节思考题 本单元小结 单元测试_1 单元测试_2 尚辅网 尚辅网 图7-20中，DQ引脚连接在单线总线上，整个器件的电源来自这条主线上挂接的主机，这种“偷电”式的供电又称为寄生电源（Parasite Power）。当总线处于高电平时通过二极管给芯片提供电源，同时也给内部电容器充电而存储了能量；当总线变为低电平时，二极管截止，芯片改由电容器供电，仍可以正常操作，但需要注意维持时间不可太长。为了确保器件正常工作，总线上应该间隔地输出高电平，且保证能提供足够的电源电流，一般应有1mA。因此当主设备使用5V电源时，总线的上拉电阻不可能大于5KΩ。当同一单总线上有多个器件同时操作时可能出现供电不足的问题。 为了解决单总线供电不足的问题，可以采用图7-21所示的方法，使用MOSFET将I/O口线的高电平强拉到5V，从而可以增加驱动电流。 尚辅网 除了图7-21介绍的解决供电问题的方法外，还可以通过单总线芯片的VDD引脚外接电源的方法来解决这一问题。在这种解决方法下，应将I/O引脚通过4.7KΩ电阻连接到正电源端。 尚辅网 采用这种外接电源供电的方法的优点有如下几点： 免除了电源驱动能力的后顾之忧，一条总线上挂接的节点数量可以真正不受限制。 无需很强的上拉。 在器件高负荷工作期间，I/O总线不必持久保持高电平给器件充 电，这样可以提高数据传输速率。 使多个器件可以同时工作。 尚辅网 采用单总线技术的主从设备，具有以下几个方面的特点。 主从设备间的连线少，有利于长距离通信。 功耗低。由于单线芯片采用CMOS技术，且从设备一般由主设备集中供电，因此耗电量很少（空闲时几微瓦，工作时几毫瓦）。 主从设备都为开漏结构，为使挂在总线上的每个设备在适当的时候都能驱动，它们与总线的匹配端口都具有开漏输出功能，因此在主设备的总线侧必须有上拉电阻