单片机I~2C总线和SPI接口总线复用方法研究
单片机的系统总线技术原理与多总线应用解析
单片机的系统总线技术原理与多总线应用解析系统总线技术在现代单片机应用中起到至关重要的作用。
它是连接CPU、存储器和外设的高速数据传输通道，对于提高系统性能和扩展功能具有重要意义。
本文将从系统总线技术的原理和多总线应用的角度进行解析，以帮助读者理解其重要性和应用场景。
系统总线技术的原理：系统总线技术可以看作是计算机内部各个模块之间进行数据传输和通信的桥梁。
它通过实现标准的数据传输协议和控制信号，从而实现不同模块之间的数据交换和通信。
常见的系统总线技术包括I2C、SPI、CAN、USB等。
首先，我们来看I2C总线技术。
I2C是一种串行总线技术，它由两根信号线组成：数据线（SDA）和时钟线（SCL）。
I2C总线使用主从模式，即一个主设备（如单片机）可以与多个从设备（如温度传感器、液晶显示屏等）进行通信。
主设备通过控制时钟线和数据线的电平变化来实现对从设备的读写操作。
这种总线技术被广泛应用于各种电子设备中，例如智能家居、工业自动化等领域。
接着，我们来看SPI总线技术。
SPI也是一种常见的串行总线技术，它使用四根信号线：主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）、时钟线（SCK）和片选线（SS）来进行通信。
SPI总线技术具有高速传输和简单的硬件接口的特点，因此在存储器、传感器和外围设备之间的通信中得到广泛应用。
此外，CAN总线技术是一种常用于工业控制和汽车电子领域的总线技术。
CAN总线技术允许多个节点之间以分布式的方式进行通信，具有高可靠性和抗干扰能力。
它通过差分信号线传输数据，并采用了特定的通信协议来保证数据的可靠性。
CAN总线技术的应用范围广泛，例如汽车电子系统、工业自动化控制系统等。
最后，USB总线技术是一种用于个人计算机和外围设备之间的通信的总线技术。
USB总线技术具有高速传输、热插拔和多设备连接等优势，被广泛应用于计算机外设、数字相机、手机等设备中。
USB总线技术也采用了特定的通信协议和数据传输规范，实现了高效和可靠的数据传输。
I2C和SPI
SPI/I2C总线虽然现实世界中的信号都是模拟信号，但是越来越多的模拟IC产品通过数字接口实现通讯。
微处理器通过几条总线控制周边的设备，比如：模/数转换器（ADC），数/模转换器（DAC），智能电池，端口扩展，EEPROM以及温度传感器。
与数据的平行传输接口不同，串行数据通过两条、三条或者四条数据/时钟总线连续地传输比特数据。
虽然并行的总线具有传输速度快的特点，但是串行总线具有使用较少的控制和数据线的优点。
2线和3线的总线在大多数微处理器上应用于收发数据。
串行接口在提供串行时钟的主设备和从设备/周边设备之间的进行通讯。
串行接口有三种：三线、二线和单线。
本文着眼于二线和三线的串行接口。
三线的接口包括：片选线（CS或SS）、时钟线（SCLK）和数据输入/主设备输出线（DIN 或MOSI）。
三线接口有时也包括一条数据输出/主设备输入线（DOUT或MISO）。
包含DOUT线的三线接口有时也叫做四线接口。
为了叙述的简便，本文将三线接口和四线接口统称为三线接口。
二线接口包括一条数据线（SDA或SMBDATA）和一条时钟线（SCL或SMBCLK）。
串行外设接口（SPI），队列串行外设接口（QSPI）和MicroWire（或MicroWire/Plus）接口都是三线接口。
芯片间总线（I2C）和SMBUS都是二线接口。
这些串行接口拥有各自的优点和缺点，见表1。
三线接口可以以更高的时钟频率工作，并且不需要上拉电阻。
SPI/QSPI和MicroWire接口都可以工作在全双工模式（数据可以在同一时间发送和接收）。
而且三线接口是边沿触发的而不是电平触发，因此具有更强的抗干扰能力。
三线接口的主要缺点是它要为每一个从设备提供一条片选线，除非将从设备用菊链形式连接。
另外一个缺点是三线接口没有应答机制去判断数据的收发是否正确。
二线接口的优点是使用更少的连线，这一点在紧凑的设计中尤为重要，比如：手机、光纤的应用，因为二线接口为每个从设备分配唯一的地址，所以可以实现一根总线连接多个从设备而不需要片选线。
SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用
简单描述:SPI 与I2C这两种通信方式都就是短距离的,芯片与芯片之间或者其她元器件如传感器与芯片之间的通信。
SPI与IIC就是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线,能连接的各种集成电路与功能模块。
I2C就是多主控总线,所以任何一个设备都能像主控器一样工作,并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址,根据设备它们自己的能力,它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输;而UART就是应用于两个设备之间的通信,如用单片机做好的设备与计算机的通信。
这样的通信可以做长距离的。
UART与,UART就就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机与计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点就是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡;SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。
简单的狭义的说SPI与I2C就是做在电路板上的。
而UART与SMBUS就是在机器外面连接两个机器的。
详细描述:1、UART(TX,RX)就就是两线,一根发送一根接收,可以全双工通信,线数也比较少。
数据就是异步传输的,对双方的时序要求比较严格,通信速度也不就是很快。
在多机通信上面用的最多。
2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口与上面UART相比,多了一条同步时钟线,上面UART的缺点也就就是它的优点了,对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合,而且通信速度非常快。
一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面,如大容量存储器等。
3、I2C(SCL,SDA)接口也就是两线接口,它就是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的,通信速度不高,程序写起来也比较复杂。
一般单片机系统里主要用来与24C02等小容易存储器连接。
单片机中的总线接口设计与应用
单片机中的总线接口设计与应用作为嵌入式系统中的重要组成部分，单片机在各种应用领域中发挥着重要的作用。
总线接口设计是单片机系统中不可忽视的一部分，他在单片机与其他外设之间起着桥梁的作用。
本文将探讨单片机中的总线接口设计与应用的相关内容。
一、总线接口概述总线接口是单片机与外设之间进行数据交换的通信线路。
通过总线接口，单片机可以与各种外设进行数据的收发、控制信号的传输等操作。
常见的总线接口设计包括I2C、SPI、UART等。
1. I2C（Inter-Integrated Circuit）总线I2C是一种常见的串行通信协议，它使用两根线路（SDA和SCL）进行数据和时钟信号的传输。
单片机通过I2C总线可以与多个设备进行通信，每个设备通过唯一的地址来识别。
I2C总线接口的设计与应用需要注意以下几个方面：（1）硬件电路设计：I2C总线的硬件电路包括I2C总线控制器、电平转换电路、上拉电阻等。
其中，电平转换电路用于将单片机的信号电平转换为I2C总线所需的电平。
（2）软件设计：在单片机中，需要编写相应的软件程序来实现I2C总线的读写操作。
软件程序需要对I2C总线进行初始化，并实现对不同设备的访问与数据交换。
2. SPI（Serial Peripheral Interface）总线SPI总线是一种全双工的串行通信协议，它使用四根线路（SCLK、MOSI、MISO和SS）进行数据的传输和设备的选择。
SPI总线常用于单片机与外部存储器、传感器等设备之间的通信。
SPI总线接口的设计与应用需要注意以下几个方面：（1）硬件电路设计：SPI总线的硬件电路包括SPI总线控制器、数据线、时钟线和设备选择线等。
其中，设备选择线（SS）用于选择与单片机通信的设备。
（2）软件设计：在单片机中，需要编写相应的软件程序来实现SPI总线的读写操作。
软件程序需要进行SPI总线的初始化，并实现与具体设备之间的数据交换。
3. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）总线UART总线是一种常见的串行通信协议，它通过两根线路（RX和TX）进行异步的数据传输。
SPI、I2C、UART三种串行总线的原理、区别及应用
简单描述：SPI 和I2C这两种通信方式都是短距离的，芯片和芯片之间或者其他元器件如传感器和芯片之间的通信。
SPI和IIC是板上通信,IIC有时也会做板间通信,不过距离甚短,不过超过一米,例如一些触摸屏,手机液晶屏那些很薄膜排线很多用IIC,I2C能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。
I2C 是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。
总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。
多路微控制器能在同一个I2C总线上共存这两种线属于低速传输；而UART是应用于两个设备之间的通信，如用单片机做好的设备和计算机的通信。
这样的通信可以做长距离的。
UART和,UART就是我们指的串口,速度比上面三者快,最高达100K左右,用与计算机与设备或者计算机和计算之间通信,但有效范围不会很长,约10米左右,UART优点是支持面广,程序设计结构很简单,随着USB的发展,UART也逐渐走向下坡；SmBus有点类似于USB设备跟计算机那样的短距离通信。
简单的狭义的说SPI和I2C是做在电路板上的。
而UART和SMBUS是在机器外面连接两个机器的。
详细描述：1、UART(TX,RX)就是两线，一根发送一根接收，可以全双工通信，线数也比较少。
数据是异步传输的，对双方的时序要求比较严格，通信速度也不是很快。
在多机通信上面用的最多。
2、SPI(CLK,I/O,O,CS)接口和上面UART相比，多了一条同步时钟线，上面UART 的缺点也就是它的优点了，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。
一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。
3、I2C(SCL,SDA)接口也是两线接口，它是两根线之间通过复杂的逻辑关系传输数据的，通信速度不高，程序写起来也比较复杂。
一般单片机系统里主要用来和24C02等小容易存储器连接。
SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用
SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用SPI（Serial Peripheral Interface），I2C（Inter-Integrated Circuit）和UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是常见的串行总线通信协议，它们在嵌入式系统中被广泛使用。
以下是对这三种串行总线的原理、区别及应用的详细介绍。
1. SPI（Serial Peripheral Interface）SPI是一种同步的、全双工的串行总线协议，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI总线上通信是基于时钟信号进行同步的，主设备产生时钟信号，从设备在时钟的边沿上发送和接收数据。
在SPI总线上，主设备控制通信的起始和结束，并通过片选信号选择与之通信的从设备。
SPI总线上的数据传输是基于多线制的，其中包括主设备的时钟线（SCLK）、数据输出线（MOSI）、数据输入线（MISO）和片选线（SS）。
SPI总线具有以下特点：-速度较快，可以达到十几MHz甚至上百MHz的传输速率。
-支持多主设备，但每个时刻只能有一个主设备处于活动状态。
-适用于短距离通信，通常在PCB上的芯片之间进行通信。
-数据传输可靠性较高。
SPI总线广泛应用于各种设备之间的数据传输，例如存储器、传感器、显示模块等。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit）I2C也是一种同步的、双向的串行总线协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成。
I2C总线上的通信也是基于时钟信号进行同步的，主设备产生时钟信号和开始/停止条件，从设备在时钟边沿上发送和接收数据。
I2C总线上的数据传输是基于两根线—串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
I2C总线具有以下特点：- 通信速度较慢，大多数设备的传输速率为100kbps，但也支持高达3.4Mbps的快速模式。
-支持多主设备，可以同时连接多个主设备。
单片机中I2C总线接口原理解析与应用场景讨论
单片机中I2C总线接口原理解析与应用场景讨论I2C总线接口原理解析与应用场景讨论在单片机领域，I2C（Inter-Integrated Circuit）总线接口是一种常见的通信标准，被广泛应用于各种电子设备中。
本文将对I2C总线接口的原理进行解析，并讨论其在实际应用中的场景。
一、I2C总线接口原理解析I2C总线接口是一种串行通信协议，由飞利浦（Philips）公司开发，并于1982年发布。
它使用两根线作为物理连接，即SDA（Serial Data Line）和SCL（Serial Clock Line）。
SDA线用于数据传输，而SCL线用于时钟同步。
1. 主从通信模式I2C总线接口支持主从通信模式，其中主设备负责发起通信并控制总线，而从设备则被动等待主设备的命令。
主设备的角色可以由单片机或其他控制器扮演，而从设备则可以是各种外设，如传感器、存储器等。
2. 7位地址编码在I2C总线接口中，每个从设备都被分配了一个唯一的7位地址。
主设备通过发送设备地址来选择要与之通信的从设备。
这种设计使得可以在同一总线上连接多个从设备，从而实现多设备之间的通信。
3. 起始和停止条件I2C总线接口使用起始和停止条件来标识通信的开始和结束。
起始条件是在SCL为高电平时，SDA从高电平跳变到低电平。
停止条件则是在SCL为高电平时，SDA从低电平跳变到高电平。
通过这样的起始和停止条件，可以确保每次通信的可靠性。
4. 传输协议在I2C总线接口中，数据的传输是以字节为单位进行的。
每个字节的传输都包含8位数据位和一个ACK位（应答位）。
发送设备通过在SCL线的一个周期中向SDA线发送一个数据位，而接收设备则在下一个SCL周期的下降沿读取数据位。
5. 时钟速率I2C总线接口的时钟速率可以根据实际需求进行调整。
通常，速率可以在100 kHz至400 kHz之间选择，但一些高性能设备支持更高的速率。
时钟速率的选择应该考虑到总线长度、负载电容和设备的工作频率等因素。
单片机中I2C总线通信原理与应用探究
单片机中I2C总线通信原理与应用探究I2C总线通信的原理和应用已经成为现代电子设备中广泛使用的一种通信方式。
I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是Philips公司在上世纪80年代提出的一种串行通信总线协议，它简化了芯片之间的通信过程，减少了系统中所需的引脚数量，提高了系统的性能和可靠性。
一、I2C总线通信的基本原理I2C总线通信是一种基于主从结构的通信方式，其中一个设备充当主设备，其他设备充当从设备。
主设备负责启动和停止通信过程，而从设备则根据主设备的指示来执行相应的操作。
1. I2C总线的物理连接I2C总线只需要两条连接线，即SDA（Serial Data Line）和SCL（Serial Clock Line）。
SDA用于传输数据，而SCL用于同步数据传输的时钟信号。
这种双线通信结构使得I2C总线非常适用于芯片之间的通信，特别是在空间受限的情况下。
2. I2C总线的通信协议I2C总线通信使用了命令传输和应答机制。
主设备发起通信时，它首先发送一个启动条件，即发送一个低电平的SCL信号时，SDA线上出现一个下降沿。
然后主设备发送设备地址，用于选择要与之通信的从设备。
接下来是要传输的数据或命令。
从设备在接收到启动条件后，识别主设备发送的地址，如果地址匹配，则发送应答信号。
当主设备发送数据时，从设备将数据接收，并通过发送应答信号确认接收到数据。
如果从设备将数据发送给主设备，则主设备接收数据并发送应答信号。
在数据传输的末尾，主设备发送停止条件，即在高电平时SCL线上出现一个上升沿，然后在SDA上出现一个上升沿，以表示通信结束。
3. I2C总线的速度I2C总线通信的速度是通过SCL线上的时钟频率来确定的。
标准模式下，通信速度为100 kHz，而快速模式下为400 kHz。
同时，还有更高速的模式，如高速模式（3.4 MHz）和超高速模式（5 MHz），可以根据具体的应用需求选择适当的通信速度。
I2C总线和SPI总线总结
I2C总线和SPI总线总结I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由Philips公司于1982年推出的串行通信协议。
它是一种双线制协议，使用两根线（一根为时钟线SCL，另一根为数据线SDA）进行通信。
其中SCL由主设备控制，用于发送时钟信号，而SDA用于双向数据传输。
其中，每个设备都有唯一的地址，可以由主设备选择通信。
I2C总线支持多主设备操作，即多个主设备可以对同一总线上的多个从设备进行通信。
1.速度较低：I2C总线的速度通常在100kHz、400kHz、1MHz等级，相对于其他总线来说较低。
这使得I2C总线适合用于较短距离的通信和低速设备。
2.优秀的设备兼容性：I2C总线的主设备可以与各种不同的从设备进行通信，如温度传感器、光照传感器、EEPROM存储器等。
这使得I2C总线在很多应用中被广泛使用。
3.线路简单：由于只需要两根线，所以I2C总线的线路相对简单，成本较低。
同时，可以通过电平转换器将3.3V和5V之间的设备连接到同一总线上。
4.支持多主结构：I2C总线可以连接多个主设备和多个从设备，实现多设备之间的通信。
这使得I2C总线非常适合在多个设备之间进行通信和控制。
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种由Motorola公司于1980年代推出的串行通信协议。
与I2C总线不同，SPI总线是一种四线制协议，包括一个时钟线（SCLK）、一个主设备输出线（MOSI）、一个主设备输入线（MISO）和一个片选线（SS）。
SPI总线的主要特点是：1.高速传输：SPI总线通常支持较高的速度，可达到几百kHz甚至几十MHz的级别。
这使得SPI总线非常适合在高速设备之间进行快速数据传输，如存储器、传感器和带宽要求较高的外设。
2.数据传输双向：SPI总线支持双向数据传输，主设备可以向从设备发送数据，同时也可以接收从设备的数据。
这使得SPI总线适用于需要双向数据传输的应用，如存储器芯片的读写操作。
IIC和SPI总线原理对比及应用
单击添加副标题
1.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。 2.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 单击添加副标题 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。 单加副标题 3.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 单击添加副标题 机释放SDA线，以允许主机产生终止信号。
单击添加副标题
单加副标题
单击添加副标题
SPI传输时序
单击添加副标题
单加副标题 在时钟的前沿采样数据（上升沿，第一个时钟沿），在时钟的后沿输出数据 （下降沿，第二个时钟沿）
在SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存 单击添加副标题 器。 SPI接口没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
wudanyu：IIC线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但 是技术上也更加麻烦些，因为IIC需要有双向IO的支持，而且 IIC使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板 卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。SPI实现要简单 一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相 等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。 quickmouse：IIC的速度比SPI慢一点，协议比SPI复杂一点， 但是连线也比标准的SPI要少。
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。
SPI总线和I2S总线接口问题请教和讨论（amoBBS阿莫电子论坛）
SPI总线和I2S总线接口问题请教和讨论（amoBBS阿莫电子论坛）现在音频系统上用的ADC器件都是I2S接口的，能处理16bit，24bit和44.1KHz，48KHz采样率。
一般8bit的MCU都不带有I2S 接口，难道采用音频ADC这样的器件必须要用高速的MCU吗？仔细分析了一下，SPI总线时序与I2S总线时序（选左对齐格式时序）是一样的，只要控制好I2S时序中的BCK时钟个数，SPI时序就是I2S总线时序了。
当然，I2S总线上的LRCLK（左右声道切换时钟）另外产生，不是用SPI总线产生。
SPI BUS IIS BUSSCK ---------------------》 BCKMISO ---------------------》 SDO在确保ADC的MCLK主时钟频率和LRCLK时钟频率正确的情况下，应该可以正常通讯。
目前我利用单片机产生了LRCLK信号，通过SPI口产生BCK信号，音频ADC的SDO（数据输出口）和音频DAC的SDI（数据输入口）直接相连，Audio ADC MCU Audio DACLRCLK 《---------GPIO口------------》LRCLKSDO--------------------------------》 SDIADC，MCU，DAC三个器件共用主时钟频率。
这样确时钟不偏。
这样连接，ADC和DAC之间能够之间传递数据。
音频输入到ADC，从DAC也能输出音频信号。
但是我遇到信号的失真非常厉害，并且只有一个声道出声音。
请问高手分析一下原因。
我确保在LRCLK不管在高电平或者是低电平的时候，都有BCK信号产生，通过示波器来看，ADC的SDO脚也有数据输出，但是到了DAC这端却只有一个声道输出。
DAC芯片本身没有损坏。
SPI和I2C接口技术在单片机系统中的比较与选择
SPI和I2C接口技术在单片机系统中的比较与选择概述：在单片机系统中，SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）是两种常用的串行通信接口技术。
它们被广泛应用于各种嵌入式系统中，包括传感器、设备和外设之间的通信。
本文将对SPI和I2C接口技术进行比较，并探讨在不同情景下的选择。
一、SPI接口技术SPI是一种同步串行通信协议，允许单片机与多个外围设备进行双向通信。
SPI 接口使用了四条信号线：SCLK（时钟线）、MOSI（主机数据输出从机数据输入线）、MISO（主机数据输入从机数据输出线）和SS/CS（片选/使能信号线）。
使用SPI接口的主要优点如下：1. 高速：SPI接口能够达到很高的传输速率，有助于实现实时数据传输和高速操作。
2. 简单：SPI接口的硬件和软件实现相对简单，易于使用和调试。
3. 多从机支持：SPI支持主机与多个从机之间的通信，可以控制多个外围设备。
4. 数据传输可靠性：SPI接口在传输数据时具有很高的可靠性和稳定性。
然而，SPI接口也有一些限制和缺点：1. 连接数限制：SPI接口对于从机数量有一定限制，通常只能连接少量的外围设备。
2. 复杂性：虽然SPI接口的硬件实现比较简单，但在多从机情况下，软件实现可能更加复杂。
3. 电线数量：SPI接口需要四条信号线，这可能限制了系统设计的灵活性。
4. 电线长度：SPI接口的传输距离受限于电线长度并且容易受到传输信号的干扰。
二、I2C接口技术I2C接口是一种串行双向通信协议，也被称为TWI（Two Wire Interface）。
它使用了两条信号线：SCL（时钟线）和SDA（数据线）。
I2C接口可以实现多个从机与单个主机之间的通信。
I2C接口的优点包括：1. 简单：I2C接口的硬件和软件实现相对简单，易于集成和调试。
2. 多从机支持：I2C接口允许连接多个从机，方便实现复杂的系统。
单片机中I2C接口技术的研究与应用
单片机中I2C接口技术的研究与应用I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种常用的串行通信接口，被广泛应用于单片机系统中。
本文将对I2C接口技术进行研究，并探讨其在单片机系统中的应用。
首先，我们来了解一下I2C接口的基本原理。
I2C总线由两根线组成，即SDA （Serial Data Line）和SCL（Serial Clock Line）。
其中，SDA线用于数据传输，而SCL线用于时钟同步。
I2C总线采用主从模式，主设备负责启动和管理通信过程，从设备则根据主设备的指令进行响应。
在I2C通信中，每个设备都需要有一个唯一的地址，以便与其他设备进行区分。
地址由7位或10位组成，其中7位地址模式被广泛应用。
在通信开始时，主设备将目标设备的地址发送到总线上，并指定读取或写入操作。
从设备会检测地址并响应主设备的操作请求。
I2C通信协议也支持终止、重复开始和应答等特性。
终止信号由主设备生成，用于结束通信过程。
重复开始信号用于在同一个通信过程中与多个从设备通信。
应答信号由从设备发送，用于确认接收到的数据。
接下来，我们来探讨I2C接口在单片机系统中的应用。
I2C接口具有以下优点，使其成为单片机系统中常用的通信接口之一：1. 多设备连接：I2C总线允许多个设备通过同一根总线连接到单片机，减少了硬件连接的复杂性。
这种特性使得I2C接口适用于需要与多个外设进行通信的应用，例如传感器、存储器等。
2. 低引脚占用：相比其他串行通信接口，I2C总线所需的引脚更少，节省了系统中的IO资源。
这对于单片机来说，意味着可以控制更多的外设或执行其他任务。
3. 可编程性：通过编程，开发人员可以灵活地控制和配置I2C接口的各个参数，如时钟频率、地址位数等。
这使得I2C接口适应不同的应用需求。
4. 快速数据传输：I2C接口支持高达400kHz的时钟频率，可以实现快速的数据传输。
这对于实时数据采集和控制应用非常重要。
5. 多主模式：I2C总线还支持多主模式，允许多个主设备在同一个总线上交替使用。
单片机中的I2C总线接口设计原理及应用
单片机中的I2C总线接口设计原理及应用I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，广泛应用于单片机系统中的外设设备间的通信。
本文将介绍I2C总线接口的设计原理及应用，包括原理介绍、硬件设计要点、软件实现以及应用案例等。
一、I2C总线接口的原理介绍I2C总线是由飞利浦（Philips）公司于上世纪80年代提出的一种串行通信协议，它使用两根线（SDA和SCL）进行数据和时钟的传输。
其中，SDA线用于数据传输，SCL线用于时钟同步。
I2C总线接口的原理非常简洁，主要分为两个角色：主设备（Master）和从设备（Slave）。
主设备负责控制总线的访问和数据的传输，而从设备则响应主设备的指令，并将数据发送给主设备。
在I2C总线上，每个设备都有一个唯一的7位或10位地址。
主设备通过发送起始信号和目标设备的地址来选择与之通信的从设备。
通信的开始由主设备发送起始信号（Start），结束由主设备发送停止信号（Stop）。
数据传输过程中，起始信号和停止信号的边沿触发时机非常重要。
起始信号是在时钟高电平时，数据线由高电平转为低电平，而停止信号则是在时钟高电平时，数据线由低电平转为高电平。
数据传输是在时钟低电平时进行，每个时钟周期传输一个bit的数据，传输的顺序是从高位到低位，同时每传输完一个bit，需要由接收端发送应答信号。
二、I2C总线接口的硬件设计要点1. 电平转换器：由于I2C总线的工作电平是标准的3.3V或5V，因此需要使用电平转换器来适应不同的设备电平要求。
常用的电平转换器有双向电平转换器和单向电平转换器两种，选择合适的电平转换器可以提高系统的稳定性和兼容性。
2. 上拉电阻：I2C总线上的数据线（SDA）和时钟线（SCL）都需要连接上拉电阻，以确保在传输过程中电平稳定。
通常选择2.2kΩ到10kΩ的上拉电阻，使总线电平维持在高电平状态。
3. 保持电容：为了提高I2C总线的稳定性，可以在每个从设备的SDA和SCL线上连接一个保持电容。
单片机 I2C和SPI通信的不同-基础电子
单片机I2C和SPI通信的不同-基础电子I2C和SPI是两种不同的通信协议。
听到协议，似乎高不可攀，其实协议就是人们定义的一个标准而已，我们只要遵照这个标准去做事，就可以。
比如公司规定早上9点上班，我们就9点上班，不然就会扣薪水，这就是个协议。
用I2C通信的芯片常用的就是EEPROM芯片，如Atmel的AT24CXX系列，此外，还有一些其它功能的芯片。
用SPI通信的芯片有外置FLASH 芯片，同样，还有其他功能的一些芯片。
I2C通信需要用到两个引脚：SDA SCL。
SCL是时钟引脚，SDA是数据引脚。
(这是EEPROM芯片)(这是时钟芯片)SPI通信需要3个引脚或者4个引脚：CS SCK MOSI MISO。
SPI通信芯片的引脚名称不一定都是这几个名称，可能还有会别的名称，但是意思是一样的，例如MOSI引脚的意思是“主机输出从机输入”，某个SPI接口的芯片就有可能会写成SDI，因为这个SPI器件是作为从机的，所以它的SDI的意思就是“从机数据输入引脚”。
SPI通信过程为：把CS引脚拉低，然后SCK输出时钟，然后就可以在MOSI引脚上输出数据，同时可以在MISO上获得数据了。
(这是一个SPI FLASH芯片，DO是MISO，DI是MOSI，CLK是SCK，功能一样，叫法不一样而已)(这是一个SPI接口的ADC 芯片，Dout是MISO，DCLOCK就是SCK，这个芯片有3个SPI引脚)大部分单片机上面都会带有I2C口和SPI口，有可能还会有好几个I2C 口和SPI口。
不过，不带I2C口和SPI口的单片机，也可以通过普通引脚的模拟他们的时序来进行通信。
而且，如果是初学者的话，一定要学习一下用普通引脚模拟，对他们的通信本质理解更深刻。
通信全程，其实就是控制引脚高低电平和检测引脚高低电平的过程，话说，控制单片机的引脚高低电平和检测引脚的高低电平，天学单片机就会了，所以，I2C通信和SPI通信也没什么难的地方。
IIC和SPI总线技术及应用liudy
3. IIC总线工作原理 3.1 IIC总线的构成
I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送 和接收数据。 在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率 100kbps。 各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨 通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址， CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选 址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整 的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路 虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。 在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控 器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成 的功能。
2. 93C46器件介绍 93C46器件介绍
1) 器件概述： • CSI93C46/56/57/66/86 是一种存储器可以定义 为16 位(ORG 引脚接Vcc 或者定义为8 位ORG 引 脚接GND) 的1K/2K/2K/4K/16K 位的串行E2PROM. 每一个的存储器都可以通过DI 引脚或DO 引脚进 行写入或读出. • 每一片CSI93C46/56/57/66/86 都是采用CSIalyst 公司先进的CMOS E2PROM 浮动门工艺加工,器件 可以经受1,000,000 次的写入/擦除操作,片内数据 保存寿命达到100 年.器件可提供的封装有DIP-8 SOIC-8 TSSOP-8
4)选择性读操作
选择性读操作允许主器件对寄存器的任意字节进行读操作。主器件首先通 过发送起始信号、从器件地址和它想读取的字节数据的地址执行一个伪写 操作。在CAT24WC01/02/04/08/16 应答之后，主器件重新发送起始信号和 从器件地址。此时R/W 位置1， CAT24WC01/02/04/08/16 响应并发送应答 信号，然后输出所要求的一个8 位字节数据。主器件不发送应答信号但产生 一个停止信号
SPI和IIC详解
27
I2C总线协议
I2C总线数据传输和应答
I2C应答机制： 数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生。在响应的 时钟脉冲期间发送器释放SDA 线（高）。 在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA 线拉低，使它在这个 时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。
28
I2C总线连接方式
连接到I2C总线的器件的输出级必须是集电极开路或者是漏极开路
26
I2C总线协议
I2C数据的有效传输条件
//发送一个字节数据 void IIC_Send_Byte(u8 txd) { u8 t; SDA_OUT(); IIC_SCL=0; //拉低时钟开始数据传输 for(t=0;t<8;t++) { IIC_SDA=(txd&0x80)>>7; txd<<=1; delay_us(2); IIC_SCL=1; delay_us(2); IIC_SCL=0; delay_us(2); } } u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack) //接收一个字节 { unsigned char i,receive=0; SDA_IN(); //SDA设置为输入 for(i=0;i<8;i++ ) { IIC_SCL=0; delay_us(2); IIC_SCL=1; receive<<=1; if(READ_SDA) receive++; delay_us(1); } if (!ack) IIC_NAck(); //发送nACK else IIC_Ack(); //发送ACK return receive; }
UDR: CHSIDE: TXE: RXNE:
I2C、Microwire和SPI通信方式的介绍
I2C等各种通信方式的介绍串行E2PROM是可在线电擦除和电写入的存储器，具有体积小、接口简单、数据保存可靠、可在线改写、功耗低等特点，而且为低电压写入，在单片机系统中应用十分普遍。
串行E2PROM按总线形式分为三种，即I2C总线、Microwire总线及SPI 总线三种。
本文将以Microchip公司的产品为例对以上三种串行E2PROM进行介绍。
一、I2C总线型I2C总线，是INTER INTEGRATED CIRCUITBUS的缩写，I2C总线采用时钟(SCL)和数据(SDA)两根线进行数据传输，接口十分简单。
Microchip公司的24XX系列串行E2PROM存储容量从128位(16×8)至256k位(32k×8)，采用I2C总线结构。
24XX中，XX为电源电压范围。
1 引脚SDA是串行数据脚。
该脚为双向脚，漏极开路，用于地址、数据的输入和数据的输出，使用时需加上拉电阻。
SCL是时钟脚。
该脚为器件数据传输的同步时钟信号。
SDA和SCL脚均为施密特触发输入，并有滤波电路，可有效抑制噪声尖峰信号，保证在总线噪声严重时器件仍能正常工作。
在单片机系统中，总线受单片机控制。
单片机产生串行时钟(SCL)，控制总线的存取，发送STRAT和STOP信号。
2 总线协议仅当总线不忙(数据和时钟均保持高电平)时方能启动数据传输。
在数据传输期间，时钟(SCL)为高电平时数据(SDA)必须保持不变。
在SCL为高电平时数据线(SDA)从高电平跳变到低电平，为开始数据传输(START)的条件，开始数据传输条件后所有的命令有效；SCL为高电平时，数据(SDA)从低电平跳变到高电平，为停止数据传输(STOP)的条件，停止数据传输条件后所有的操作结束。
开始数据传输START后、停止数据传输STOP前，SCL高电平期间，SDA上为有效数据。
字节写入时，每写完一个字节，送一位传送结束信号ACK，直至STOP；读出时，每读完一个字节，送一位传送结束信号ACK，但STOP前一位结束时不送ACK信号。
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种串行通信协议，广泛应用于单片机和外部设备之间的数据交换。
本文将介绍SPI总线协议的原理以及其在单片机中的应用研究。
一、SPI总线协议的原理SPI协议被广泛应用于许多IC芯片之间的通信，它使用多线全双工的通信模式，由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI总线通信的核心是由主设备控制的时序同步传输。
SPI总线协议中，主设备通过四根信号线与从设备通信，分别是：1. SCK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备产生，用于同步数据传输。
2. MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出、从设备输入的数据线，主设备将数据发送给从设备。
3. MISO（Master In Slave Out）：主设备输入、从设备输出的数据线，从设备将数据发送给主设备。
4. SS（Slave Select）：从设备选择线，用于选择与主设备进行通信的从设备。
SPI总线协议的通信流程如下：1. 主设备发送一个时钟脉冲，同时将MOSI上的数据发送给从设备。
2. 主设备接收从设备的数据，并同时发送另一个时钟脉冲。
3. 主设备不断重复以上两步操作，直到通信结束。
SPI总线协议使用传输率较高的时钟信号进行同步，因此可以实现较快的数据传输速度。
SPI协议的主要特点包括：1. 全双工通信：主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
2. 时钟同步：通过时钟信号实现主设备和从设备的同步传输。
3. 硬件控制：SPI通信依赖硬件的控制，因此具有很高的可靠性和稳定性。
二、SPI总线协议在单片机中的应用研究SPI总线协议在单片机中广泛应用于各种外设的通信和控制。
下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 存储器扩展在许多嵌入式系统中，存储器扩展是很常见的需求。
通过SPI总线协议，主单片机可以与外部存储器芯片进行通信。
例如，可以使用SPI接口连接闪存、EEPROM或SRAM等存储器芯片，实现数据的读写操作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ＳＣＭ ｓｅ ２ Ｂｕｓａ ｄ Ｓ ｎｔｒ ａ ｅ Ｍ ｕ ｔｐｌｘｎｇ Ｍ ｅｈｏ ｓ ａ ｃ Ｓｙ ｔｍ １ Ｃ ｎ ＰＩＩ ｅ ｆ ｃ ｌｉ ｅ ｉ ｔ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ
Ｆ ＡＮＧ ａ ｇ ｏ Ｘｉ ｎ ｒ ｎｇ
（ ｉ ｎＩｓｔｔ ｏ ｏｔ ａ ｄＴｌ ｏ ｕ ｉ ｔ ｎ， ｉ ｎ７ ０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｘ ＇ ｎｔｕｅ ｆＰ ｓ ｎ ｅ ｃｍｍ ｎｃ ｉ Ｘ ＇ １ １ １ ｈｎ ） ａ ｉ ｓ ｅ ａｏ ａ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ａｉ ｎ ｔｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆＳ ｍｉ ｇ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ＣＭ ｙ ｔ ｍ ｒ ｗａ ｅ ｗｉ ｏ ｔｓ ｒａ ｙ ｈ ｏ ｏ ｓ ｂ ｓｈ ｒ ｗａ ｅ ｉ ｔｒａ ｅ， ｓ ｓｅ ｈａ ｄ ｒ ｔ ｕ ｅ ｉ ｌｓ ｎｃ ｒ ｎ ｕ ｕ ａ ｄ ｒ ｎ ｅｆ ｃ ｈ
设计采用软件模拟总线时序的方法 ，扩展不同 串行 同步总线 接 口的外 设芯片 ，设 计 了 Ｉ Ｃ总线接 口 Ｐ Ｆ５ ３币ｌ Ｐ Ｃ ８ ８ １Ｓ Ｉ 接 口 ＭＡ ７ １ Ｘ ２９外设 串行 同步总线 问的数 据线 复用方法 ，有 效解决 单片机 系统设 计 ＩＯ 口线资源 不足 的问题 。系统 ／
ｌｔｎ ｉ ｎｇ Hale Waihona Puke ｉ ｇ ｔ ｍｉ ０ 引 言
单 片机 系统 开 发 对 系 统 资 源 的 合 理分 配是 非 常 重 要 的 ，尤 其是 系 统 扩 展 外 围 电路 ＩＯ 口线 的安 排 ／ 和使用 。串行 总 线器 件 占用 硬 件 资 源 较 少 ，而芯 片 集 成度 和运 行 速 度不 断 提 高 ，在 系 统 开 发 中得 到越
第４ 卷 第７ ４ 期
徽 ＇机 ｌ ！
Ｍｌ ＣＲ ０Ｍ Ｏ ＴＯＲＳ
Ｖ０． ４． Ｎｏ ７ Ｉ４ ．
Ｊ １２ １ ｕ ． ０１
单 片 机 ＩＣ总 线 和 Ｓ Ｉ 口总 线 复 用 方 法 研 究 ２ Ｐ接
房 向 荣
（ 安 邮 电学 院 ， 安 ７ ０ ２ ） 西 西 １１ １ 摘 要 ：针 对 不 具 备 串 行 同 步 总 线 硬 件 接 口的 单 片 机 系 统 设 计 ，提 出 并 实 现 了 ＩＣ总 线 和 Ｓ Ｉ 口的 总 线 复 用 方 法 。 Ｐ接
ｍｕ ｔｐ ｅ ｉ ｇ ｍ ｅｈ ｄ Ｕｓｎ ｏ ｔ ｒ ｅｈ ｄ ｔ ｉ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｙ ｃ ｏ ｏ ｕ ｉｔｎ ｌｉ ｌｘ ｎ ｔ ｏ ． ｉｇ ｓ ｆｗａ ｅ ｍ ｔ ｏ ｏ ｓｍ ｌｔ ｈ ｅ ｉｌｓ ｎ ｈｒ ｎ ｕｓｂ ｓ ｔ ｉ ｇ，ＳＣＭ ｙ ｔｍ ｅ ｎ ｓ ｓｅ ｄ —
ｒ ｌａ ｌ ｅ ｉｂ ｅ，ｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｓ ｌ ｔ ｎ ｆｒｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｓ ｒａ ｕｓｅ ｐ ｎ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌ ｍ ． ｒ ｖｄ ｓ ａ ｇ ｏ ｏ ｕ ｉ ｏ ｈ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｉ ｌｂ ｘ ａ ｓｏ ｒ ｂ ｅ ｏ Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ：ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｓ ｒａ ｕ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｉｌｂ ｓ；ｉｔ ｒｉ ｔｇ ａ ｅ ｉｃ ｉ ；ｓ ｒａ ｒｐ ｒ ｌｉ ｔｒｈ ｅ；ｍｕ ｔｐ ｅ ｉ ｇ；ｓｍ ｕ ｎ ｅ —ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｃｒ ｕ ｔ ｅ ｉｌｐｅ ｉｈｅ ａ ｎ ｅ ｆｃ ｌｉ ｌｘ ｎ ｉ —
ｐｏ ｏｅ ｎ ｅｌｅ ｅＩＣ Ｉｔｒ ｎｅｒｔｄＣｒｕｔ ｎ Ｐ Ｓ ｒ ｌ ｅｉｈ ｒｌ ｎｅｆ ｅ ｘ ａ ｓ ｎａｄ ｒｐ ｓｄａ ｄｒａｉ ｄｔ （ｎｅ— ｔｇａ ｉ ｉ ｚ ｈ Ｉ ｅ ｃ ）ａｄＳ Ｉ（ ｅｉ ｒ ｅａ Ｉｔ ａ ）ｅｐ ｎｉ ｕ ａＰ ｐ ｒｃ ｏ
运 行 结 果 表 明 ，不 同 串 行 同 步 总 线 问 的 复 用 方 法 ，不 仅 理 论 上 是 可 行 的 ，实 际 运 行 中 外 设器 件 的 Ｔ作 也 稳 定 ｒ ， 靠 为 串 行 同 步 总 线 的 扩 展 提 供 了一 种 良好 的 解 决 方 案 。
关键词 ：串行同步总线 ；Ｉ ｃ总线 ；Ｓ Ｉ 口；复用 ；模 拟时序 Ｐ接
ｓｇ ｔｔ ｅ ２ ｂ ｓ ｐ ｒｐ ｅ ａ ｎ ｅｆ ｃ ｉｎ ｏ ｈ ＩＣ ｕ ｅ ｉ ｈ ｒ ｌｉ ｔｒａ ｅ ＰＣＦ ８ ａ ｈ ＰＩ ｐ ｒｐ ｒ ｌｉ ｔ ｒａ ｅ ８５ ３ ｎｄ ｔ ｅ Ｓ ｅ ｉ ｈｅａ ｎ ｅ ｆ ｃ ＭＡＸ７ ９ ｍｈｉ ｌｘ ｎ ２１ ｎ ｐｅ ｉｇ ｍｅ ｈ ｄ，ｅｆｃ ｉｅｙ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ Ｉ ｔｏ ｆｅ ｔ ｌ ｏｖ ｈ ／Ｏ ｅ ｏ ｒ ｅ ｈ ｒａ ｅ Ｓ ｓｅ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗ ｈ ｔｄ ｆｅｅ ｔｓ ｒａ ｙ — ｖ ｒ ｓ ｕ ｃ ｓｓ ｏ ｔ ｇ ． ｙ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｉ ｒ ｎ ｅ ｉｌｓ ｎ ｏ ｃ ｒ ｎ ｕｓｂ ｌ ｐ ｅ ｉ ｇ ｍｅｈ ｄ，ｎ ｔｏ ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｈｅ ｐ ｒｐ ｅ ａ ｐｅ ａｉｎ ａｓ ｔ ｂｅ ａｌ ｈ ｏ ｏ ｕｓｍｕ ｔ ｌ ｘｎ ｔ ｏ ｉ ｏ ｎ ｙ ｉ ｈ ｏ ｙ ｉ ｅ ｓｂ ｅ ｂ ｔｔ ｅ ｉ ｈ ｒｌｏ ｒ ｔｏ ｌｏ ｓａ ｌ ｌ ｄ
来 越 广泛 的应 用 。本 系 统 主 Ｃ Ｕ采用 Ａ ８ Ｃ ２ Ｐ Ｔ ９ ５ ，南
控制 等 ¨ ，要实 现 软件 模 拟 同步 串行 通 信 就 必须 满 Ｊ 足这 些 固件 的特性 ，即单 片机 通信 接 Ｌ 同件 的特性 。 ｊ １ 次 序 固定 的 同件 特 性 ：单 片 机 串行 通 信接 Ｌ ） Ｉ 操作 巾 ，必须 首 先 进 行 相 应 的设 置 ，这 种 同定 的 次