常用数据传输接口

数据
应答 数据
应答
来自百度文库
起始信号
图12.1.2 I2C总线进行一次数据通信的时序图
4
12.1.4 数据位的有效性规定
SDA SCL
要求
允许
数据稳定 数据变化
图12.1.4 I2C总线数据位有效性规定
5
12.1.5 发送启动信号
SDA SCL
S 起始信号
图12.1.5 I2C总线启动信号时序图
6
12.1.6 发送寻址信号
19
12.5 SPI 总线DS1302实时时钟设计 12.5.1 SPI总线简介
❖ SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中 文意思是串行外围设备接口。SPI接口是 Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外 围接口，采用主从模式（Master Slave）架构； 支持多Slave模式应用，一般仅支持单Master。 时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据 按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）； SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信， 目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
13
12.3.1 AT24C02引脚配置与引脚功能
图12.3.1 AT24C02芯片实物图和管脚图
14
12.3.2 AT24C02的特性
❖ 与400KHz I2C总线兼容 ❖ 1.8到6.0伏电压范围 ❖ 低功耗CMOS技术 ❖ 写保护功能：当WP位高电平时进行写保护状态 ❖ 页写缓冲器 ❖ 自定时擦除写周期 ❖ 1,000,000编程/擦除周期 ❖ 可保存数据100年 ❖ 8脚DIP、SOIC或TSSOP封装 ❖ 温度范围：商业级、工业级和汽车级
第12章 常用数据传输接口
❖ 本章主要介绍I2C，SPI和1-wire三种传输总线 的传输协议及过程，为了便于大家对三种传 输总线的理解，笔者针对每种传输总线分别 介绍了AT24C02，DS1302和DS18B20三款芯片 的使用方法和应用过程。
1
12.1 I2C总线AT24C02设计 12.1.1 I2C总线概述
串行时钟 写保护
+1.8V～6.0V 工作电压 地
表12.3.1 AT24C02管脚功能描述
17
12.4 AT24C02的应用实例
❖ 12.4.1 设计要求 ❖ 采用定时中断方式，设计一个0~59s变化的秒
表，将每次显示在数码管上的时间（0~59） 存入AT24C02。
18
图12.4.1 基于AT24C02的秒表设计原理图
❖ I2C总线全称是Inter-Integrated Circuit总线，有 时也写为IIC总线，由菲利普公司推出，是广 泛采用的一种新型总线标准，也是同步通信 的一种通信形式。具有接口线少、占用的空 间非常小、控制简单、通信速率较高等优点。 所有与I2C兼容的器件都具有标准的接口，可 以把多个I2C总线器件同时接入I2C总线上， 通过地址来识别通信对象，使它们可以经由 I2C总线相互直接通信。
2
12.1.2 I2C总线硬件结构图
VCC
单片机
I2C总线
I2C
器件1
SDA SCL
I2C
器件2
图12.1.1 I2C总线系统的硬件结构图
3
12.1.3 I2C总线通信时序
❖ I2C总线上进行一次数据通信的时序图12.1.2 所示。
SDA
SCL
17 8
9
17 8
9
17 8 9
S
P
地址 读/写 应答
SCLK SS (CS)
功能 主器件数据输出，从器件数据输入 主器件数据输入，从器件数据输出
时钟信号，由主器件产生 从器件使能信号，由主器件控制
表12.5.1 SPI 的4根信号线功能表
15
12.3.3 AT24C02管脚描述
GND
18 27 36 45 AT24C02
VCC +5V
P3.6 P3.5 AT89C51
图12.3.2 单片机与AT24C02连接的电路图
16
❖ AT24C02管脚功能描述
管脚名称 A0、A1、A2
SDA SCL WP Vcc GND
功能 器件地址选择 串行数据/地址
起始信号
8
9
非应答
应答
图12.1.6 I2C总线应答信号时序图
8
12.1.8 数据传输
❖ 数据传输的过程如下： ❖ （1）假设器件A要向器件B发送信息： ❖ 器件A（主机）寻址器件B（从机） ❖ 器件A（主机—发送器）发送数据到器件B（从机—接收器） ❖ 器件A终止传输 ❖ （2）假设器件A要读取器件B中的信息： ❖ 器件A（主机）寻址器件B（从机） ❖ 器件A（主机—接收器）从器件B（从机—发送器）接收数据 ❖ 器件A终止传输
20
Master
SCLK MOSI MISO
SS
Slave
图12.5.1 SPI 主从机接口连接图
21
12.5.2 接口定义数据传输
上升沿模式 SS
数据输入
MSB Bit 6
Bit 5
Bit 1
LSB
图12.5.2 SPI信号传输示意图
22
❖ 接口定义数据传输
信号线名称 MOSI(SDI) MISO (SDO)
❖ 器件地址有7位和10位两种，这里只介绍7位 地址寻址方式。
❖ 在I2C总线开始信号后，再发送寻址信号。送 出的第一个字节数据是SLA寻址字节，用来 选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第 8位为方向位(R/ W )。
7
12.1.7 应答信号规定
SCL （主机）
1
2
SDA （主机）
SDA （从机） S
12
12.3 AT24C02的基础知识
❖ 具有I2C总线接口的EEPROM很多，在此就仅 介绍ATMEL公司生产的AT24C系列EEPROM， 其主要型号AT24C01/02/04/08/16等，其对应 的存储容量分别为 128x8/256x8/512x8/1024x8/2048x8。采用这类 芯片可以解决掉电数据丢失的问题，可以对 保存的数据保持100年，并可以擦除10万次以 上。
9
12.1.9 非应答信号规定
❖ 当主机为接收设备时，主机对最后一个字节 不应答，以向发送设备表示数据传送结束。
10
12.1.10 发送停止信号
SDA 低电平
SCL 高电平
P
停止信号
图12.1.7 I2C总线停止信号时序图
11
12.2 单片机模拟I2C总线通信
❖ 在单片机模拟I2C总线通信时，需要调用一些 函数构建相应的时序。这些函数有：总线初 始化、启动信号、应答信号、停止信号、写 一个字节、读一个字节。