文档介绍：一、基于I2C总线的扩展是串行扩展。I2C总线((Inter-Integrated Circuit,集成电路间)是PHILIP等公司联盟开发的多主控器双向二线制同步串行总线(我们现在只讲单主控器):
①I2C总线由串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA)双向二线组成。基于IIC总线的通信是串行同步通信:即以SCL为同步信号来定位数据信号线上的数据位,开始位和停止位。
②在总线上挂接的I2C接口器件,有标志本器件类别的器件类型码(内置4bit)和器件片选地址(引脚设定,P196)。
③在单主控器的IIC总线中,无论发送还是接收,SCL均由主控方提供,单向,由主控器传送给从器件;而SDA是双向的。
④挂接在总线上的集成电路总数仅受总线总电容≤400pF的限制。⑤ I2C总线协议支持三种工作模式:标准S(100Kbit/s)、快速F(400Kbit/s)、高速Hs()。
二、我们这一讲从以下三个方面来初步认识I2C总线协议,并以具有I2C接口的EEPROM存储器芯片24CWxx的应用为例来具体理解和认识基于IIC总线的系统扩展。
⒈ I2C接口的电原理结构:①凡具有I2C接口的器件,其内部双向口线均为漏极(或集电极)开路输出电路/带缓冲的输入电路。所有器件,包括主控器的输出口线均以“线与方式”挂接在I2C总线上,总线上有上拉电阻(5~10kΩ)。双向口线和“线与”方式,便于总线双向数据传输和控制权转移。某器件要在SDA线上输出1,或要放弃对SDA线的控制,均应向SDA线输出1。
②在具有I2C总线接口的器件内,均有实现I2C通信协议的控制逻辑;51单片机基本型89C51没有这种控制逻辑,但可以用编程方式来模拟这种控制逻辑;51系列中的8XC550/552/752等增强性机种内就预构了具备I2C控制逻辑的I2C通信模块。
⒉信息结构:①I2C串行通信基于“位传输”,即通信传输中的底层单位是“位”。但“位”不独立存在,必须由多个“位”组成一定格式的“基本单位”,并以这个基本单位进行I2C通信。所谓“基本单位”与异步串行通信中的“帧”相当(不完全相同),我们就借用“帧”这个概念了。通信中,主从双方有序组织多个“帧”进行“交互式通信”,以完成信息传送。
②“帧”组成格式:由8bit数据位(高位在前,低位在后)、应答位ACK(或非应答位NACK)构成,根据通信开始或结束的需要,在“帧”的前后拼装开始信号S或停止信号P。见后页的图。
③数据位是SDA在SCL高电平期间的稳定值。在SCL高电平期间SDA必须稳定;而数据位的更新必须在SCL低电平期间进行,且必须在SCL的上升沿以前提前建立准备好数据位。
④应答位(Acknowledge)是在发送方发送8位数据位后,在第9个SCL高电平期间,接收方在SDA线上向发送方回应的信号。其值为0则为ACK(应答),其值为1则为NACK(非应答,即否定性应答)。在发送方和接收方的通信中,谁发谁收,关系是明确的,但信息中还夹带有来有往的应答,是交互的,我们更通俗的说“对话式通信”——虽然教科书不这样讲。
⑤开始信号START是SCL和SDA两线信号的特定组合:即SCL高电平期间的SDA下降沿↓,简称为S。在开始IIC通信的那一“帧”前,需拼装开始信号。
⑥停止信号STOP也类似:是SC