微处理器、ADC接口与总线概况

I2C总线的数据传送
一、数据位的有效性规定
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据 线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电 平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
二、起始和终止信号
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。
三、数据传送格式 （1）字节传送与应答
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）。
（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/），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。
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。对于不具备I2C总线硬件 接口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保 证在每个时钟周期内对数据线SDA采样两次。 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。
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
可插入等待状态
≤50ns
数据保持≤100ns
数据访问 时间≤180ns
两次数据转换的延时时间
(2) 只读模式

处理器执行读周期操作，将S/H电路设置为保持模式并同时启 动ADC，在读周期中，处理器读入前一次转换结果。BUSY＃ 则与处理器的中断连接。
2. 串行接口
ADC与微处理器间的串口通信
优点：(1)数据传输与处理器内部时序无关，不会对
微处理器、ADC接口与总线
天津大学 黄翔东
电子信息系统典型结构
数据采集 (传感器、 ADC、接口) 单机 数字信号处理 (DSP) 模拟输出 (DAC) 数据管理 (数据库) 数据传输/通信网络 （计算机网络）
单机
单机
单机
ADC接口
1 输出编码 (a)自然二进制数编码 (b)补码:微机中用补码表示带符号数 (c) BCD编码（Binary Coded Decimal）
总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。
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。由总线 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(如 80C51单片机)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。
SM总线

System Management Bus Intel公司在1995年定义的一种新型总线 结构，SM总线把处理器与外部设备之间 的接口定义为网络接口形式。
专用串行接口
在写操作后把数 据放入设备内部 存储器保存
用二进制编码表示十进制数称为BCD码 。
微处理器与ADC的并行接口
1.并行接口
为便于与多处理器进行通信，ADC通常可配置多类接口 采样速率：300kHz 两种工作模式 (1)低速存储模式 (2)ROM模式 具体采用哪种接口模式，根据实际需 要，由RD#(15脚)上的信号脉冲宽度 决定。
(1)低速存储模式
SPI 数据线定义
SPI定义的三线为： (1)串行时钟SCLK，总由主机产生； (2)MISO线：数据由从机发送到主机； (3)MOSI线：数据由主机发送到从机 每个从机(ADC)都需独立的片选信号

MAX1242的SPI总线操作
MAX1242的SPI总线数据传输
下降沿开始转换
两个辅助数据位 转换完成则变高
典型数据传输格式
总线开始 由主控器发出
从机应答
选定 要访 问的 从机 设备 7bits
表示写操作： 主机发送数据
访问应 答设备 内部地 址，如 寄存器
数 据 传 送
Fra Baidu bibliotek
总线终止 由主控器发出
常见的带I2C总线接口的ADC芯片

PCF8591
8-bit A/D and D/A converter
SAA7111:视频输入处理芯片
处理器内部状态产生影响。 (2)连线简单
缺点： 数据传输较慢 常用串口总线： SPI（Serial Peripheral
Interface）总线、 I2C （Inter IC BUS）总线、单 总线（1－WIRE BUS）等。
SPI总线



SPI（Serial Peripheral Interface）总线是由 MOTOROLA公司制订三线制同步外围接口标准。 它是通过串行数据线（MISO、MOSI）和串行 时钟线（SCLK）来实现芯片间的数据传送。 当两个器件通信时，一个作主机，另一个为从 机，主机产生串行时钟，数据可同时接收和发 送，可实现全双工通信。

当CS#有效后，RD#一直保持低电平直到转换结束。在本次AD转换期间， 数据三态驱动器的三态门一直处于打开状态。但是在BUSY#(11脚)上电平 变高之前，数据线上的数据是上一次转换的结果。当本次AD转换结束后， BUSY#信号变为高电平，此时数据线上的数据才是本次转换的结果。读取 结果后，把RD#信号置为高电平，结束一次AD转换。