TWI,IIC总线
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一、I2C串行总线的组成及工作原理
采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简
化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统 的更改和扩充极为容易。 常用的串行扩展总线有： I2C （Inter IC BUS） 总线、单总线（1－WIRE BUS）、SPI（Serial Peripheral Interface）总线及Microwire/PLUS 等。
c、在传送过程中，当需要改变传送方向时， 起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两 次读/写方向位正好反相。
4、总线的寻址
I2C总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字节 （寻址字节是起始信号后的第一个字节）。 （1）寻址字节的位定义
D7～D1位组成从机的地址。D0位是数据传送方向位， 为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从 机读数据。
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟 随一位应答位（即一帧共有9位）。
由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机 正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据）， 它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号 以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后 无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的 第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终 止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须 向从机发出一个结束传送的信号。这个信号是由对从机的 “非应答”来实现的。然后，从机释放SDA线，以允许主 机产生终止信号。
两线串行总线概述
两线串行总线采用TWI协议。对外只有两根线。一根数据线SDA，一根时 钟线SCL。可与128个从设备连接。连接方式如图所示：
设 备 1
设 备 2
设 备 N
正常通讯过程
下面就两设备之间的通讯过程进行描述。假定设备1要发送数据到设备3。 其正常通讯过程如下： 设备1 设备3 其它设备 通讯前 挂起 挂起 挂起 开始 发开始信号 唤醒 唤醒 寻找设备 发送设备3地址+W 匹配应答ACK 挂起 发送数据 发送数据 收到数据应答ACK 挂起 停止 发停止信号 挂起 挂起 结束 挂起 挂起 挂起
TWI控制寄存器——TWCR
TWCR寄存器用于TWI接口模块的操作控制。 位7（TWINT）：TWI中断标志位 位6（TWEA）：TWI应答（ACK）允许 位5（TWSTA）：TWI起始信号状态位 位4（TWSTO）：TWI终止信号状态位 位3（TWWC）：TWI写冲突标志位 位2（TWEN）：TWI允许位 位1：保留 位0（TWIE）：TWI中断使能
容量计算方法
AT24Cxx：01~1024 容量=xx X 1Kbit
型号系列列表
AT24C01 AT24C02 AT24C04 AT24C08 AT24C16 AT24C512 AT24C1024 1K(128X8) 2K(256X8) 4K(512X8) 8K(1KX8) 16K(2KX8) 512K(64KX8) 1M(128KX8)
1、 I2C串行总线概述
I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系
统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时 钟线SCL。
I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两 根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平， 都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线 “与”关系。
在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几组合方式：
a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送 过程中不变：
注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据 由从机向主机传送。 A表示应答， A非表示非应答（高电平）。S表示起始信号，P表示 终止信号。
b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据
三、I2C协议的AD5161
AT24C02
AT24C02是由ATMEL公司提供的，I2C 总线串行EEPROM，其容量为2Kbit （256B），工作电压在2.7V～5.5V之间， 生产工艺是CMOS工艺。
各引脚功能如下。 A2～A0：器件地址选择引脚。将这3个引脚配置成不同的编码值，在同 一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量的24系列串行 EEPROM芯片。 SDA：串行数据输入输出口，是一个双向的漏极开路结构的引脚，容量 扩展时可以将多片24系列的SDA引脚直接相连。 SCL：串行移位时钟控制端。写入时上升沿起作用，读出时下降沿起作 用。 WP：硬件写保护控制引脚。当其为低电平时，正常写操作，高电平时， 对EEPROM部分存储区域提供硬件写保护功能，即对被保护区域只能 读不能写。 GND：接地。 VCC：接+5V电压
SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的 变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由 低电平向高电平的变化表示终止信号。
起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号 产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产 生后，总线就处于空闲状态。 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件 接口，则很容易检测到起始和终止信号。
TWPS1 0 0 1 TWPS0 0 1 0 预分频器 1 4 16
1
1
64
状态码
TWI接口是面向字节和基于中断的。在所有总 线事件后，都将产生一个TWI中断。所以每次 中断的引发情况是不相同的，由状态码来识别。 根据它的不同工作状态，可分为主控发送、主 控接收、被控发送、被控接收。
二、AVR单片机内部TWI简介
TWI总线数据传送的过程为：主控器发出START信号，获得控制权后，发送从 地址+读或写信号（SLA+R/W），收到应答信号（ACK）后，发送或接收数据， 最后主控器发出停止信号，表示结束本次传送。总
TWI波特率寄存器——TWBR 位7~0（TWBR7~TWBR0）：TWI波特率寄存器 TWBR用于设置波特率发生器的分频因子。其设 定值按下列公式计算： SCL的频率=CPU时钟频率/（16+2×（TWBR） ×预分频值） 在主控模式下，提供SCL引脚上的时钟信号。
（2）数据帧格式
I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址 信号，又包括真正的数据信号。 在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位）， 第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发 送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。每次数据 传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希 望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止 信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。 主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发 送数据到其它器件，这时主机即为发送器。总 线上接收数据的器件则为接收器。
在多主机系统中，可能同时有几个主机企图 启动总线传送数据。为了避免混乱， I2C总线 要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总 线。
2、起始和终止信号
接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需 要完成一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能 无法立刻接收下一个字节，这时接收器件可以将SCL 线拉成低电平，从而使主机处于等待状态。直到接收 器件准备好接收下一个字节时，再释放SCL线使之为 高电平，从而使数据传送可以继续进行。
3、数据传送格式
（1）字节传送与应答
主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码
与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正被 主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。
从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系
统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中可编 程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。如一 个从机的7位寻址位有4位是固定位，3位是可编程位， 这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有8个同样的器 件接入到该I2C总线系统中。
两线串行总线接口及应用
Atmega16单片机提供了实现标准两线串行总线通讯的硬 件接口TWI。其主要的性能特点有： 只需两根线的强大而灵活的串行通讯接口； 支持主控器/被控器操作模式； 器件可作为发送器或接收器； 7位的地址空间，支持最大128个从机地址； 支持多主机模式； 高达400KHz的数据传输率； 噪声监控电路防止总线上的毛刺； 全可编程的从机地址；
TWI状态寄存器——TWSR
TWS7 TWS6 TWS5 TWS4 TWS3 TWS2 TWS1 TWPS0 位7~3（TWS7~TWS3）：TWI状态 这5位反映了TWI逻辑状态和TWI总线的状态。状态码反映的状态在下 节介绍。 位2：保留 位1、0（TWPS1、TWPS0）：TWI预分频位 这些位能被读或写，用于设置波特率的预分频器，见下表8-8所示： 表8-8 TWI预分频表
采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简
化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统 的更改和扩充极为容易。 常用的串行扩展总线有： I2C （Inter IC BUS） 总线、单总线（1－WIRE BUS）、SPI（Serial Peripheral Interface）总线及Microwire/PLUS 等。
c、在传送过程中，当需要改变传送方向时， 起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两 次读/写方向位正好反相。
4、总线的寻址
I2C总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字节 （寻址字节是起始信号后的第一个字节）。 （1）寻址字节的位定义
D7～D1位组成从机的地址。D0位是数据传送方向位， 为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从 机读数据。
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟 随一位应答位（即一帧共有9位）。
由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机 正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据）， 它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号 以结束总线的数据传送。 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间后 无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接收的 第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终 止信号以结束数据的继续传送。 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须 向从机发出一个结束传送的信号。这个信号是由对从机的 “非应答”来实现的。然后，从机释放SDA线，以允许主 机产生终止信号。
两线串行总线概述
两线串行总线采用TWI协议。对外只有两根线。一根数据线SDA，一根时 钟线SCL。可与128个从设备连接。连接方式如图所示：
设 备 1
设 备 2
设 备 N
正常通讯过程
下面就两设备之间的通讯过程进行描述。假定设备1要发送数据到设备3。 其正常通讯过程如下： 设备1 设备3 其它设备 通讯前 挂起 挂起 挂起 开始 发开始信号 唤醒 唤醒 寻找设备 发送设备3地址+W 匹配应答ACK 挂起 发送数据 发送数据 收到数据应答ACK 挂起 停止 发停止信号 挂起 挂起 结束 挂起 挂起 挂起
TWI控制寄存器——TWCR
TWCR寄存器用于TWI接口模块的操作控制。 位7（TWINT）：TWI中断标志位 位6（TWEA）：TWI应答（ACK）允许 位5（TWSTA）：TWI起始信号状态位 位4（TWSTO）：TWI终止信号状态位 位3（TWWC）：TWI写冲突标志位 位2（TWEN）：TWI允许位 位1：保留 位0（TWIE）：TWI中断使能
容量计算方法
AT24Cxx：01~1024 容量=xx X 1Kbit
型号系列列表
AT24C01 AT24C02 AT24C04 AT24C08 AT24C16 AT24C512 AT24C1024 1K(128X8) 2K(256X8) 4K(512X8) 8K(1KX8) 16K(2KX8) 512K(64KX8) 1M(128KX8)
1、 I2C串行总线概述
I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系
统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时 钟线SCL。
I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两 根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平， 都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线 “与”关系。
在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几组合方式：
a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送 过程中不变：
注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据 由从机向主机传送。 A表示应答， A非表示非应答（高电平）。S表示起始信号，P表示 终止信号。
b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据
三、I2C协议的AD5161
AT24C02
AT24C02是由ATMEL公司提供的，I2C 总线串行EEPROM，其容量为2Kbit （256B），工作电压在2.7V～5.5V之间， 生产工艺是CMOS工艺。
各引脚功能如下。 A2～A0：器件地址选择引脚。将这3个引脚配置成不同的编码值，在同 一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量的24系列串行 EEPROM芯片。 SDA：串行数据输入输出口，是一个双向的漏极开路结构的引脚，容量 扩展时可以将多片24系列的SDA引脚直接相连。 SCL：串行移位时钟控制端。写入时上升沿起作用，读出时下降沿起作 用。 WP：硬件写保护控制引脚。当其为低电平时，正常写操作，高电平时， 对EEPROM部分存储区域提供硬件写保护功能，即对被保护区域只能 读不能写。 GND：接地。 VCC：接+5V电压
SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的 变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由 低电平向高电平的变化表示终止信号。
起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号 产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产 生后，总线就处于空闲状态。 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件 接口，则很容易检测到起始和终止信号。
TWPS1 0 0 1 TWPS0 0 1 0 预分频器 1 4 16
1
1
64
状态码
TWI接口是面向字节和基于中断的。在所有总 线事件后，都将产生一个TWI中断。所以每次 中断的引发情况是不相同的，由状态码来识别。 根据它的不同工作状态，可分为主控发送、主 控接收、被控发送、被控接收。
二、AVR单片机内部TWI简介
TWI总线数据传送的过程为：主控器发出START信号，获得控制权后，发送从 地址+读或写信号（SLA+R/W），收到应答信号（ACK）后，发送或接收数据， 最后主控器发出停止信号，表示结束本次传送。总
TWI波特率寄存器——TWBR 位7~0（TWBR7~TWBR0）：TWI波特率寄存器 TWBR用于设置波特率发生器的分频因子。其设 定值按下列公式计算： SCL的频率=CPU时钟频率/（16+2×（TWBR） ×预分频值） 在主控模式下，提供SCL引脚上的时钟信号。
（2）数据帧格式
I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址 信号，又包括真正的数据信号。 在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位）， 第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发 送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。每次数据 传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希 望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止 信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。 主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发 送数据到其它器件，这时主机即为发送器。总 线上接收数据的器件则为接收器。
在多主机系统中，可能同时有几个主机企图 启动总线传送数据。为了避免混乱， I2C总线 要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总 线。
2、起始和终止信号
接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需 要完成一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能 无法立刻接收下一个字节，这时接收器件可以将SCL 线拉成低电平，从而使主机处于等待状态。直到接收 器件准备好接收下一个字节时，再释放SCL线使之为 高电平，从而使数据传送可以继续进行。
3、数据传送格式
（1）字节传送与应答
主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码
与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正被 主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。
从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系
统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中可编 程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。如一 个从机的7位寻址位有4位是固定位，3位是可编程位， 这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有8个同样的器 件接入到该I2C总线系统中。
两线串行总线接口及应用
Atmega16单片机提供了实现标准两线串行总线通讯的硬 件接口TWI。其主要的性能特点有： 只需两根线的强大而灵活的串行通讯接口； 支持主控器/被控器操作模式； 器件可作为发送器或接收器； 7位的地址空间，支持最大128个从机地址； 支持多主机模式； 高达400KHz的数据传输率； 噪声监控电路防止总线上的毛刺； 全可编程的从机地址；
TWI状态寄存器——TWSR
TWS7 TWS6 TWS5 TWS4 TWS3 TWS2 TWS1 TWPS0 位7~3（TWS7~TWS3）：TWI状态 这5位反映了TWI逻辑状态和TWI总线的状态。状态码反映的状态在下 节介绍。 位2：保留 位1、0（TWPS1、TWPS0）：TWI预分频位 这些位能被读或写，用于设置波特率的预分频器，见下表8-8所示： 表8-8 TWI预分频表