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IIC 协议使用 I2C 总线串行接口应用设计 I2C 是一种较为常用的串行接口标准，具有协议完善、支持芯片较多和占用 I/O 线少等优点。I2C 总线是 PHILIPS 公司为有效实现电子器件之间的控制而开发 的一种简单的双向两线总线。现在，I2C 总线已经成为一个国际标准，在超过 100 种不同的 IC 集成电路上实现，得到超过 50 家公司的许可，应用涉及家电 通信、控制等众多领域，特别是在 ARM 嵌入式系统开发中得到广泛应用。 1 实例说明 本实例介绍 I2C 总线接口在 ARM 中的应用，以及它在ARM 平台中的 I/O 交互拓 展能力。 在 ARM 嵌入式系统开发中，系统和外围设备的信息交换能力非常重要。传统的 方式多采用地址和数据总线来完成，但是由于嵌入式系统总线资源的限制，利 用有限的 I/O 接口和足够的通信速度来扩展多功能的外围器件就显得十分必要。 I2C 总线正好可以满足这一嵌入式系统设计的需要。在嵌入式系统中应用 I2C 总线，可以在很大程度上简化系统结构，模块化系统电路，而 I2C 总线上各节 点独立的电气特性也可以使整个系统具有最大的灵活性。 2 I2C 设计原理 2.1 12G 主从模式 I2C 采用两根 I/O 线：一根时钟线(SCL串行时钟线)，一根数据线(SDA串行数 据线)，实现全双工的同步数据通信。I2C 总线通过 SCL/SDA 两根线使挂接到总 线上的器件相互进行信息传递。 ARM 通过寻址来识别总线上的存储器 LCD 驱动器 I/O 扩展芯片及其他 I2C 总 线器件，省去了每个器件的片选线，因而使整个系统的连接极其简洁。总线上 的设备分为主设备(ARM处理器)和从设备两种，总线支持多主设备，是一个多 主总线，即它可以由多个连接的器件控制。典型的系统构建如图 15-1 所示。 每一次 I2C 总线传输都由主设备产生一个起始信号，采用同步串行传送数据， 数据接收方每接收一个字节数据后都回应一个应答信号。一次 I2C 总线传输传 送的字节数不受限制，主设备通过产生停止信号来终结总线传输。数据从最高 位开始传送，数据在时钟信号高电平时有效。通信双方都可以通过拉低时钟线 来暂停该次通信。 2.2 I2C 工作原理 SDA 和 SCL 都是双向线路，各通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压。 当总线空闲时这两条线路都是高电平，连接到总线的器件输出必须是漏极开路 或集电极开路才能执行线与的功能。I2C 总线上数据的传输速率在标准模式下 可达 100kb/s，在快速模式下可达400kb/s，在高速模式下可达 3.4Mb/s。连接 到总线的接口数量由总线电容是 400pF 的限制决定。 图 15-2(a)显示了 I2C 总线上的数据稳定规则，SCL 为高电平时 SDA 上的数据保 持稳定，SCL 为低电平时允许 SDA 变化。如果 SCL 处于高电平时，SDA 上产生下 降沿，则认为是起始位，SDA 上的上升沿认为是停止位。通信速率分为常规模 式(时钟频率 100kHz)和快速模式 (时钟频率 400kHz)。同一总线上可以连接多个 带有 I2C 接口的器件，每个器件都有一个唯一的地址，既可以是单接收的器件， 也可以是能够接收发送的器件。 图 15-2(b)显示了 I2C 总线的起始位和停止位。 每次数据传输都是以一个起始位开始，而以停止位结束。传输的字节数由 ARM 控制和决定，没有限制。最高有效位将首先被传输，接收方收到第 8 位数据后 会发出应答位。数据传输通常分为两种：主设备发送从设备接收和从设备发送 主设备接收。这两种模式都需要主机发送起始位和停止位，应答位由接收方产 生。从设备地址一般是 1 或 2 个字节，用于区分连接在同一 I2C 上的不同器件。 3 I2C 硬件电路设计 3.1 I2C 串口存储器 在嵌入式系统中会用到各种带 I2C 接口的芯片，这里以 I2C 串口存储器 CSl24WC256 为例，说明 I2C 电路在ARM 嵌入式系统中的应用。 CSl24WC256 是美国 CAllALXST 公司的一款芯片，是一个 256K 位支持 I2c 总线 数据传送协议的串行 CMOS 串口存储器，可用电擦除，可编程自定时写周期(包 括自动擦除时间不超过 10ms，典型时间为 5ms)，具有 64 字节数据的页面写能 力。串行存储器一般具有两种写入方式，一种是字节写入方式，另一种是页写 入方式。允许在一个写周期内同时对 1 个字节到一页的若干字节的编程写入， 1 页的大小取决于芯片内页寄存器的大小。 先