第12章常用数据传输接口.ppt

第12章 常用数据传输接口 本章主要介绍I2C，SPI和1-wire三种传输总线的传输协议及过程，为了便于大家对三种传输总线的理解，笔者针对每种传输总线分别介绍了AT24C02，DS1302和DS18B20三款芯片的使用方法和应用过程。 12.1 I2C总线AT24C02设计12.1.1 I2C总线概述 I2C总线全称是Inter-Integrated Circuit总线，有时也写为IIC总线，由菲利普公司推出，是广泛采用的一种新型总线标准，也是同步通信的一种通信形式。具有接口线少、占用的空间非常小、控制简单、通信速率较高等优点。所有与I2C兼容的器件都具有标准的接口，可以把多个I2C总线器件同时接入I2C总线上，通过地址来识别通信对象，使它们可以经由I2C总线相互直接通信。 12.1.2 I2C总线硬件结构图 12.1.3 I2C总线通信时序 I2C总线上进行一次数据通信的时序图12.1.2所示。 12.1.4 数据位的有效性规定  12.1.5 发送启动信号 12.1.6 发送寻址信号 器件地址有7位和10位两种，这里只介绍7位地址寻址方式。 在I2C总线开始信号后，再发送寻址信号。送出的第一个字节数据是SLA寻址字节，用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(R/ )。 12.1.7 应答信号规定 12.1.8 数据传输  数据传输的过程如下： （1）假设器件A要向器件B发送信息： 器件A（主机）寻址器件B（从机） 器件A（主机—发送器）发送数据到器件B（从机—接收器） 器件A终止传输 （2）假设器件A要读取器件B中的信息： 器件A（主机）寻址器件B（从机） 器件A（主机—接收器）从器件B（从机—发送器）接收数据 器件A终止传输 12.1.9 非应答信号规定 当主机为接收设备时，主机对最后一个字节不应答，以向发送设备表示数据传送结束。 12.1.10 发送停止信号 12.2 单片机模拟I2C总线通信 在单片机模拟I2C总线通信时，需要调用一些函数构建相应的时序。这些函数有：总线初始化、启动信号、应答信号、停止信号、写一个字节、读一个字节。 12.3 AT24C02的基础知识 具有I2C总线接口的EEPROM很多，在此就仅介绍ATMEL公司生产的AT24C系列EEPROM，其主要型号AT24C01/02/04/08/16等，其对应的存储容量分别为128x8/256x8/512x8/1024x8/2048x8。采用这类芯片可以解决掉电数据丢失的问题，可以对保存的数据保持100年，并可以擦除10万次以上。 12.3.1 AT24C02引脚配置与引脚功能 12.3.2 AT24C02的特性 与400KHz I2C总线兼容 1.8到6.0伏电压范围 低功耗CMOS技术 写保护功能：当WP位高电平时进行写保护状态 页写缓冲器 自定时擦除写周期 1,000,000编程/擦除周期 可保存数据100年 8脚DIP、SOIC或TSSOP封装 温度范围：商业级、工业级和汽车级 12.3.3 AT24C02管脚描述 AT24C02管脚功能描述 12.4 AT24C02的应用实例 12.4.1 设计要求 采用定时中断方式，设计一个0~59s变化的秒表，将每次显示在数码管上的时间（0~59）存入AT24C02。 12.5 SPI 总线DS1302实时时钟设计12.5.1 SPI总线简介 SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口。SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多Slave模式应用，一般仅支持单Master。时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。 12.5.2 接口定义数据传输 接口定义数据传输 要注意的是：SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样的传输方式有个优点：与普通的串行通信相比，SPI允许数据一位一位地传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟信号的控制可以完成对通信的控制。SPI还有一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线相互独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上升沿或下降沿的