chap8 单片机小系统及片外扩展

向I2C总线写一个字节 void WriteI2CByte(char b) { /*向I2C总线写一个字节*/ char i; for(i=0;i<8;i++) if((b<<i)&0x80) SEND_1(); else SEND_0(); }
向24c02 (I2C EEPROM) 发送一字节的模拟子程序
P210 启动 I2C总线子程序STA
void I2C_Start(void) { /*启动I2C总线的函数，当SCL为高电平时使SDA产生 一个负跳变*/ SDA=1; SCL=1; DELAY(DELAY_TIME); SDA=0; DELAY(DELAY_TIME); SCL=0; DELAY(DELAY_TIME); }

SPI串行外设接口总线
同步串行方式 需3~4条线：串行时钟线（SCK）、 主机输入/从机输出数据线MISO、 主机输出/从机输入MOSI、 从机片选线CS


许多外设都具有SPI接口，如FLASHRAM、网络 控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器等
89C51单片机串行扩展SPI外设 接口的方法
第8章
单片机小系统及片外扩展
系统扩展
1、扩展系统是以单片机为核心进行的；
2、扩展内容包括ROM、RAM、和I/O接口电路等； 3、扩展是通过系统总线进行的，通过总线把各扩展部 件连接起来，并进行数据、地址和信号的传送，要 实现扩展首先要构造系统总线。 (尽可能采用串行扩展方案)
本章内容

利用串行口实现SPI操作
TXD RXD P1.0
SCLK I/O RST
X1
89C51
32kHz
X2
串行时钟芯片HT1380与89C51接口电路
利用51单片机串口扩展SPI口的特点


需要通过单片机的开关量I/O口线进行芯片选择； 当芯片未选中时，数据端口均处于高阻状态； 与单片机交换信息时均要求单片机串行口以方式0 进行； 传输数据时的桢格式局要求先传送命令/地址，再 传送数据。
有不同的定义，EEPROM一般应为1010），接
着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时
为读操作，为0时为写操作
2C总线基本操作 I
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）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。
}
读取一字节的模拟子程序
char Read_One_Byte(char addr) { bit acktemp=1; char mydata; /*read a byte from mem*/ I2C_Start(); WriteI2CByte(0xa0);启动总线 acktemp=Check_Acknowledge(); WriteI2CByte(addr);/*address*/ acktemp=Check_Acknowledge(); I2C_Start(); WriteI2CByte(0xa1); 重新启动总线 acktemp=Check_Acknowledge(); mydata=ReadI2CByte(); acktemp=Check_Acknowledge(); return mydata; I2C_Stop();
MCU串行输出子程序SPIOUT
将MCS-51单片机中R0寄存器的内容传送到X25F008的SPISI线上的程序如下：
SPIOUT：SETB P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为1 CLR P1.2 ；选择从机 MOV R1,#08H ；置循环次数 MOV A,R0 ；8位数据送累加器ACC SPIOUT1：CLR P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为0 NOP ；延时 NOP RLC A ；左移至累加器ACC最高位至C MOV P1.0，C ；进位C送从机输入SPISI线上 SETB P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为1 DJNZ R1,SPIOUT1 ；判是否循环8次（8位数据） RET
1.
2.
用一般I/O口线模拟SPI操作 利用串行口实现SPI操作
用一般I/O口线模拟SPI操作

根据SPI串行总线的操作时序特点 ，进行软件模拟
X25F008（E2PROM）
X25F008具有SPI接口，且在SCK的上升沿接收数据， 在下降沿发送数据。则MCU在下降沿时接收数据。 MCU串行输入子程序SPIIN SPIIN：SETB P1.1 ；使P1.1(时钟)输出为1 CLR P1.2 ;选择从机 MOV R1，#08H ；置循环次数 SPIIN1:CLR P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为0 NOP ；延时 NOP MOV C，P1.3 ；从机输出SPISO送进位C RLC A ；左移至累加器ACC SETB P1.1 ；使P1.1(时钟)输出为1 DJNZ R1,SPIIN1 ；判断是否循环8次（8位数据） MOV R0，A ；8位数据送R0 RET

单片机A
专用集成电路
液晶显示驱动器
I2C总线
A/D、D/A转换器 静态RAM或EEPROM
SDA SCL 单片机B
图8-9 I2C总线典型系统示意图
总线上每一个节点都有一个固定的节点地址 主机发送的第一个字节为寻址字节 数据传输需遵循规定的传输格式

I2C总线寻址字节

在起始信号之后，必须是器件的寻址字节，其 中高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型
发送应答位ACK void SEND_0(void) /* SEND ACK */ { /*发送0，在SCL为高电平时使SDA信号为低*/ SDA=0; SCL=1; DELAY(DELAY_TIME); SCL=0; DELAY(DELAY_TIME); }
发送非应答位MNACK
void SEND_1(void) { /*发送1，在SCL为高电平时使SDA信号 为高*/ SDA=1; SCL=1; DELAY(DELAY_TIME); SCL=0; DELAY(DELAY_TIME); }
从I2C总线读一个字节RDBYT
char ReadI2CByte(void) { /*从I2C总线读一个字节*/ char b=0,i; for(i=0;i<8;i++) { SDA=1; /*释放总线*/ SCL=1; /*接受数据*/ DELAY(10); F0=SDA; DELAY(10); SCL=0; if(F0==1) { b=b<<1; b=b|0x01; } else b=b<<1; } return b; }
P210 停止 I2C总线子程序STOP
void I2C_Stop(void) { /*终止I2C总线，当SCL为高电平时使SDA产生一个正 跳变*/ SDA=0; SCL=1; DELAY(DELAY_TIME); SDA=1; DELAY(DELAY_TIME); SCL=0; DELAY(DELAY_TIME); }
MCU串行输入/输出子程序SPIIO 将MCS-51单片机R0寄存器的内容传送到X25F008的SPI SI中， 同时从X25F008的SPI SO接收8位数据的程序如下： SPIIO：SETB P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为1 CLR P1.2 ；选择从机 MOV R1，#08H ；置循环次数 MOV A，R0 ；8位数据送累加器ACC SPIIO1：CLR P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为0 NOP ；延时 NOP MOV C，P1.3 ；从机输出SPISO送进位C RLC A ；左移至累加器ACC最高位至C MOV P1.0，C ；进位C送从机输入 SETB P1.1 ；使P1.1（时钟）输出为1 DJNZ R1，SPIIO1 ；判断是否循环8次（8位数据） RET
应答位检查子程序CACK

bit Check_Acknowledge(void) { /*发送完一个字节后检验设备的应答信号*/ SDA=1; 置SDA为输入方式 SCL=1; 使SDA上数据有效 DELAY(DELAY_TIME/2); F0=SDA; DELAY(DELAY_TIME/2); SCL=0; DELAY(DELAY_TIME); if(F0==1) return FALSE; return TRUE; }

51单片机与I2C总线的接口
51单片机 Vcc 具有I2C总线 接口的外设 SCL SDA
P1.6 P1.7
对不带I2C接口的51单片机，若去控制总线，只需两个I/O口线，用软件模拟 数据传送典型信号时序。如起始位、终止位、应答位、非应答位、发送字节、 接收字节等。 数据传送模拟程序，包括： 应答位检查子程序，发送一字节子程序，接收一字节子程序，发送N字节 子程序，接收N字节子程序。
8.1 串行扩展总线接口技术 8.2 并行扩展三总线的产生 8.3 程序存储器的扩展 8.4 数据存储器的扩展 8.5 I/O口接口扩展电路设计
8.1 串行扩展总线接口技术
SPI串行外设接口总线：同步串行3线方式 I2C总线：同步串行2线 单总线：采用单根信号线，既可作为数据输 入，又可以作为输出，而且数据传输是双向 的，适用于单主机系统 CAN总线：多主竞争式的串行数据通信协议， 实时，特别适合工业过程监控设备的互连， 最有前途的现场总线之一 。需CAN控制器

void Write_One_Byte(char addr,char thedata) { bit acktemp=1; /*write a byte to mem*/ I2C_Start(); WriteI2CByte(0xa0); acktemp=Check_Acknowledge(); WriteI2CByte(addr);/*address*/ acktemp=Check_Acknowledge(); WriteI2CByte(thedata);/*thedata*/ acktemp=Check_Acknowledge(); I2C_Stop();