第八章單片機(jī)系統(tǒng)及外擴(kuò)展

1、2022-5-91l8.1 存儲器的擴(kuò)展存儲器的擴(kuò)展(三總線三總線)編址編址l8.2 新型串行總線技術(shù)新型串行總線技術(shù)l 8.2.1 SPI接口技術(shù)接口技術(shù)l 8.2.2 I2C總線總線l 8.2.2 單總線單總線單片機(jī)芯片內(nèi)具有單片機(jī)芯片內(nèi)具有CPU、ROM、RAM、定時器、定時器/ 計數(shù)器及計數(shù)器及I / O口。但在實際應(yīng)用中、大多數(shù)情況口。但在實際應(yīng)用中、大多數(shù)情況下僅靠片內(nèi)資源是不夠的。下僅靠片內(nèi)資源是不夠的。 資源性擴(kuò)展：資源性擴(kuò)展： 包括包括存儲器擴(kuò)展和存儲器擴(kuò)展和IO擴(kuò)展擴(kuò)展。如何擴(kuò)展如何擴(kuò)展?擴(kuò)展功能如何實現(xiàn)擴(kuò)展功能如何實現(xiàn)?擴(kuò)展部件如何連接擴(kuò)展部件如何連接? 整個擴(kuò)展系統(tǒng)以單

2、片機(jī)為核心，通過整個擴(kuò)展系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過總線把各擴(kuò)展部件連接起來，各擴(kuò)展部件總線把各擴(kuò)展部件連接起來，各擴(kuò)展部件“掛掛”在總線上。在總線上。 所謂總線，就是連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展部所謂總線，就是連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展部件的一組公共信號線。件的一組公共信號線。 包括：包括：地址總線（地址總線（AB）；）； 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（DB）；）； 控制總線（控制總線（CB）。）。存儲器與微型機(jī)三總線的連接：存儲器與微型機(jī)三總線的連接：1 1、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線D D0 0n n 連接數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)總線DBDB0 0n n 2 2、地址線、地址線A A0 0N N 連接地址總線低位連接地址總線低位ABAB0 0

3、N N。3 3、片選線、片選線CSCS 連接地址總線高位連接地址總線高位ABABN+1N+1。4 4、讀寫線、讀寫線OEOE、WE(R/ W) WE(R/ W) 連接讀寫控制線連接讀寫控制線RDRD、WRWR。 DBDB0 0n n ABAB0 0N NA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W存儲器存儲器微型機(jī)微型機(jī)D D0 0n n 存儲器與微型機(jī)三總存儲器與微型機(jī)三總線的一般連接方法和存儲線的一般連接方法和存儲器讀寫時序：器讀寫時序：1.1.數(shù)據(jù)總線與地址總線數(shù)據(jù)總線與地址總線 為兩組獨立總線。為兩組獨立總線。DB0n地址輸出地址輸出數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)有效

4、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采樣采樣R/WAB0ND D0 0n n DBDB0 0n n ABAB0 0N NA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W存儲器存儲器微型機(jī)微型機(jī)D D0 0n n2.2.微型機(jī)復(fù)用總線結(jié)構(gòu)：微型機(jī)復(fù)用總線結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)與地址分時共用數(shù)據(jù)與地址分時共用 一組總線。一組總線。 ALE地址地址鎖存鎖存地址地址鎖存鎖存地址地址輸出輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)有效有效地址地址輸出輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)有效有效AD0n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采樣采樣數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采樣采樣R/W單片機(jī)單片機(jī) AD0n ALER/WD0nA0nR/W存儲器存儲器Di Qi G地址鎖存器地址鎖存器l 單片機(jī)擴(kuò)展的首要問題就是

5、構(gòu)造系統(tǒng)總線，然后再往系統(tǒng)單片機(jī)擴(kuò)展的首要問題就是構(gòu)造系統(tǒng)總線，然后再往系統(tǒng)總線上總線上“掛掛”存儲芯片或存儲芯片或I/O接口芯片。接口芯片。l“構(gòu)造構(gòu)造”總線總線芯片本身并沒有提供地址線和數(shù)據(jù)線。芯片本身并沒有提供地址線和數(shù)據(jù)線。具體的構(gòu)造方法說明如下：具體的構(gòu)造方法說明如下：l以以P0口的口的8位口線作地址數(shù)據(jù)線。位口線作地址數(shù)據(jù)線。 復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。 為此在構(gòu)造地址總線時要添加一個為此在構(gòu)造地址總線時要添加一個8位鎖存器位鎖存器。先把這。先把這低低8位地址送鎖存器暫存，然后就由地址鎖存器給系統(tǒng)提供位地址送鎖存器暫存，然后就由地址鎖存器給系統(tǒng)提供低低

6、8位地址，而把位地址，而把P0口線作為數(shù)據(jù)線使用。口線作為數(shù)據(jù)線使用。l以以P2口的口線作高位地址線?？诘目诰€作高位地址線。 由由P2口提供高口提供高8位，再加上位，再加上P0口提供的低口提供的低8位位64KB。 但實際應(yīng)用系統(tǒng)中，地址高位并不固定為但實際應(yīng)用系統(tǒng)中，地址高位并不固定為8位，而根據(jù)位，而根據(jù)需要從需要從P2口中引出?？谥幸?。（Z為高阻抗） 控制信號：控制信號：構(gòu)成擴(kuò)展系統(tǒng)的控制總線。構(gòu)成擴(kuò)展系統(tǒng)的控制總線。 1. ALE作地址鎖存的選通信號，以實現(xiàn)低作地址鎖存的選通信號，以實現(xiàn)低8位地址的鎖存。位地址的鎖存。 2. PSEN作擴(kuò)展程序存儲器的讀選通信號。作擴(kuò)展程序存儲器的讀選

7、通信號。 3. EA作內(nèi)外程序存儲器的選通信號。作內(nèi)外程序存儲器的選通信號。 4. RD和和WR作擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和作擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和I/O端口的讀寫選通信號。端口的讀寫選通信號。80C51圖圖8.28.2MCS-51MCS-51用于擴(kuò)展存儲器的外部總線信號：用于擴(kuò)展存儲器的外部總線信號：P P0.00.7 ：8 8位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)和低8 8位地址信號，復(fù)用總線位地址信號，復(fù)用總線ADAD0 07 7。P P2.02.7 ：高高8 8位地址信號位地址信號ABAB8 81515。ALEALE： 地址鎖存允許控制信號。地址鎖存允許控制信號。PSENPSEN： 片外程序存儲器讀選通信號。片外程序存儲器

8、讀選通信號。EAEA： 內(nèi)外程序存儲器選擇。內(nèi)外程序存儲器選擇。RDRD：片外數(shù)據(jù)存儲器讀控制信號。片外數(shù)據(jù)存儲器讀控制信號。WRWR：片外數(shù)據(jù)存儲器寫控制信號。片外數(shù)據(jù)存儲器寫控制信號。 當(dāng)單片機(jī)外接芯片較多，超出總線負(fù)載能力，必須當(dāng)單片機(jī)外接芯片較多，超出總線負(fù)載能力，必須加總線驅(qū)動器。加總線驅(qū)動器。單向驅(qū)動器單向驅(qū)動器74LS24474LS244、 74LS24574LS245用于用于地址總線驅(qū)動；地址總線驅(qū)動；雙向驅(qū)動器雙向驅(qū)動器74LS25574LS255用于用于數(shù)據(jù)總線驅(qū)動。數(shù)據(jù)總線驅(qū)動。2022-5-913l 74LS244 引腳圖D D0 07 7數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線： 傳送存儲單元

9、內(nèi)容。根數(shù)與單元數(shù)據(jù)位數(shù)相同。傳送存儲單元內(nèi)容。根數(shù)與單元數(shù)據(jù)位數(shù)相同。A A0 0n n地址線地址線( (如：如：1K容量存儲器，有容量存儲器，有10根地址線根地址線)： 選擇芯片內(nèi)部一個存儲單元。根數(shù)由存儲器容量決定。選擇芯片內(nèi)部一個存儲單元。根數(shù)由存儲器容量決定。CS CS 片選線：片選線： 選擇存儲器芯片。當(dāng)選擇存儲器芯片。當(dāng)CSCS信號無效，其它信號線不起作用。信號無效，其它信號線不起作用。R/WR/W(OE/WE)(OE/WE)讀寫允許線：讀寫允許線： 打開數(shù)據(jù)通道，決定數(shù)據(jù)的傳送方向和傳送時刻。打開數(shù)據(jù)通道，決定數(shù)據(jù)的傳送方向和傳送時刻。 用多片存儲器芯片組成微型計算機(jī)系統(tǒng)所要求

10、的用多片存儲器芯片組成微型計算機(jī)系統(tǒng)所要求的存儲器系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)。 要求擴(kuò)充后的存儲器系統(tǒng)引出線符合微型計算機(jī)要求擴(kuò)充后的存儲器系統(tǒng)引出線符合微型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)要求。的總線結(jié)構(gòu)要求。2022-5-916P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEPSENEAA10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0CEOE2322213233343536373839D7 Q7 LE OED0 Q01817141387431234567819161512965217161514131110918302931192223111

11、2080312716(2K8)74LS3732022-5-917P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.1.線選法：線選法：微型機(jī)剩余高位地址總線直接連接各存儲器片選線。微型機(jī)剩余高位地址總線直接連接各存儲器片選線。 2.2.譯碼片選法：譯碼片選法：微型機(jī)剩余高位地址總線通過地址譯碼器輸出片選信號。微型機(jī)剩余高位地址總線通過地址譯碼器輸出片選信號。

12、多片存儲器芯片組成大容量存儲器連接常用片選方法。多片存儲器芯片組成大容量存儲器連接常用片選方法。 地址線、數(shù)據(jù)線和讀寫控制線均并聯(lián)。地址線、數(shù)據(jù)線和讀寫控制線均并聯(lián)。 為保證并聯(lián)數(shù)據(jù)線上沒有信號沖突，必須用片選信為保證并聯(lián)數(shù)據(jù)線上沒有信號沖突，必須用片選信 號區(qū)別不同芯片的地址空間號區(qū)別不同芯片的地址空間（不能共用片選）（不能共用片選）。R/WCED07R/WCE1 (P2.5)CE2(P2.6)R/WCER/WCECE3(P2.7)設(shè)設(shè)CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3分別連接微型機(jī)分別連接微型機(jī)的高位地址總線的高位地址總線ABAB1313、ABAB1414、ABAB1515。A

13、BABi i：15141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 015141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 0：1101100 0000 0000 00000 0000 0000 00001101101 1111 1111 1111=C000H1 1111 1111 1111=C000HDFFFHDFFFH：1011010 0000 0000 00000 0000 0000 00001011011 1111 1111 1111=A000

14、H1 1111 1111 1111=A000HBFFFH BFFFH ：0110110 0000 0000 00000 0000 0000 00000110111 1111 1111 1111=6000H1 1111 1111 1111=6000H7FFFH 7FFFH l所謂存儲器編址，就是使用系統(tǒng)提供的地址線，所謂存儲器編址，就是使用系統(tǒng)提供的地址線，通過適當(dāng)?shù)倪B接，最終達(dá)到一個編址唯一地對通過適當(dāng)?shù)倪B接，最終達(dá)到一個編址唯一地對應(yīng)存儲器中一個存儲單元的目的。應(yīng)存儲器中一個存儲單元的目的。l存儲器編址分兩個層次：存儲器編址分兩個層次： l存儲芯片的選擇；存儲芯片的選擇；l芯片內(nèi)部存儲單元的

15、選擇。芯片內(nèi)部存儲單元的選擇。l存儲器映像研究各部分存儲器在整個存儲空間存儲器映像研究各部分存儲器在整個存儲空間中所占據(jù)的中所占據(jù)的地址范圍地址范圍，以便為存儲器的使用提，以便為存儲器的使用提供依據(jù)。供依據(jù)。 線選法：線選法：v直接以系統(tǒng)的地址位作為存儲芯片的片選信號。直接以系統(tǒng)的地址位作為存儲芯片的片選信號。 v優(yōu)缺點：簡單明了，且不需增加電路。但存儲空優(yōu)缺點：簡單明了，且不需增加電路。但存儲空間的使用是斷續(xù)的，不能有效地利用空間，擴(kuò)充間的使用是斷續(xù)的，不能有效地利用空間，擴(kuò)充容量受限，只適用于小規(guī)模系統(tǒng)的存儲器擴(kuò)展。容量受限，只適用于小規(guī)模系統(tǒng)的存儲器擴(kuò)展。 譯碼法：譯碼法：v對系統(tǒng)的高位

16、地址進(jìn)行譯碼，以其譯碼輸出作為對系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼，以其譯碼輸出作為片選信號。片選信號。v高效率地利用存儲空間，適用于大容量多芯片擴(kuò)高效率地利用存儲空間，適用于大容量多芯片擴(kuò)展。展。v常用的譯碼芯片有：常用的譯碼芯片有：74LS139（雙（雙2-4譯碼器）、譯碼器）、74LS138(3-8譯碼器譯碼器)和和74LS154(4-16譯碼器譯碼器)等。等。圖圖74LS138G1 /G2A /G2B（使能端）：當(dāng)（使能端）：當(dāng)G1=“1”，G2A=G2B=“0”時，時，3/8譯碼器進(jìn)入譯碼狀態(tài)，這時譯碼器進(jìn)入譯碼狀態(tài)，這時 Y0Y7 只有一位是低電平，其只有一位是低電平，其余全為高電平。譯碼無效

17、時，余全為高電平。譯碼無效時， Y0Y7 全為高電平，無效。全為高電平，無效。C 、B、A：譯碼器輸入：譯碼器輸入 （C 為高位）。為高位）。 Y0Y7 ：譯碼器輸出，低電平有效。：譯碼器輸出，低電平有效。Y Y0 0、Y Y1 1、Y Y2 2分別連接三片存儲器的片選端分別連接三片存儲器的片選端CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3各片存儲器芯片分配地址：各片存儲器芯片分配地址：0000H1FFFH；：2000H3FFFH；：4000H5FFFH。P2.5P2.6P2.7 +5V A Y0 B Y1 C Y2 G1 G2A Y7 G2B 74LS138CE1CE2CE3ABABi i

18、： 15141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 015141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 0：0000000 0000 0000 00000 0000 0000 00000000001 1111 1111 1111=0000H1 1111 1111 1111=0000H1FFFH1FFFH：0010010 0000 0000 00000 0000 0000 00000010011 1111 1111 1111=2000H1 11

19、11 1111 1111=2000H3FFFH 3FFFH ：0100100 0000 0000 00000 0000 0000 00000100101 1111 1111 1111=4000H1 1111 1111 1111=4000H5FFFH 5FFFH 工作時，工作時，ROMROM中的信息只能讀出，要用特殊方式中的信息只能讀出，要用特殊方式寫入寫入( (固化信息固化信息) )，失電后可保持信息不丟失。，失電后可保持信息不丟失。1.1.掩膜掩膜ROMROM：不可改寫不可改寫ROMROM 由生產(chǎn)芯片的廠家固化信息。在最后一道工序用由生產(chǎn)芯片的廠家固化信息。在最后一道工序用掩膜工藝寫入信息，

20、用戶只可讀（如掩膜工藝寫入信息，用戶只可讀（如80C5180C51）。）。2.PROM2.PROM：可編程可編程ROMROM 用戶可進(jìn)行一次編程。存儲單元電路由熔絲相連，用戶可進(jìn)行一次編程。存儲單元電路由熔絲相連，當(dāng)加入寫脈沖，某些存儲單元熔絲熔斷，信息永久寫當(dāng)加入寫脈沖，某些存儲單元熔絲熔斷，信息永久寫入，不可再次改寫。入，不可再次改寫。3.EPROM3.EPROM：可擦除可擦除PROMPROM 用戶可以多次編程。編程加寫脈沖后，某些存用戶可以多次編程。編程加寫脈沖后，某些存儲單元的儲單元的PNPN結(jié)表面形成浮動?xùn)?，阻擋通路，實現(xiàn)信結(jié)表面形成浮動?xùn)牛钃跬罚瑢崿F(xiàn)信息寫入。用紫外線照射可驅(qū)散

21、浮動?xùn)牛行畔⑷懭?。用紫外線照射可驅(qū)散浮動?xùn)?，原有信息全部擦除，便可再次改寫（如部擦除，便可再次改寫（?7C5187C51）。）。4.EEPROM4.EEPROM：可電擦除可電擦除PROMPROM 既可全片擦除也可字節(jié)擦除，可在線擦除信息，既可全片擦除也可字節(jié)擦除，可在線擦除信息，又能失電保存信息，具備又能失電保存信息，具備RAMRAM、ROMROM的優(yōu)點。但寫入的優(yōu)點。但寫入時間較長（如時間較長（如89518951）。）。一、常用一、常用EPROMEPROM芯片：芯片： Intel 2716 (2KB=2KIntel 2716 (2KB=2K8 8位位) )、 2732 (4KB)2

22、732 (4KB)、 2764 (8KB)2764 (8KB)、 27128(16KB)27128(16KB)、 27256(32KB)27256(32KB)、 27512(64KB)27512(64KB)。CE/PGM片選低電平有效。當(dāng)編程時引入編程脈沖。片選低電平有效。當(dāng)編程時引入編程脈沖。OE-(輸出允許輸出允許)有效時輸出緩沖器打開，被尋址單元才能被讀出。有效時輸出緩沖器打開，被尋址單元才能被讀出。VPP編程時加十編程時加十25V編程電壓電源。編程電壓電源。 2716工作方式工作方式8031/80328031/8032擴(kuò)展擴(kuò)展2KB EPROM Intel 27162KB EPROM

23、Intel 2716（總線形式）（總線形式） l最低地址：最低地址：8000H；l最高地址：最高地址：87FFH。l 地址范圍：地址范圍：8000H87FFH。圖圖 單片機(jī)程序存儲器擴(kuò)展連接圖單片機(jī)程序存儲器擴(kuò)展連接圖2022-5-9321.2817與與8031的連接的連接2817的管腳圖。的管腳圖。A10A0地址線I/O7I/O0數(shù)據(jù)線RDY/BUSY器件忙閑狀態(tài)指示CE.片選允許OE.數(shù)據(jù)輸出使能RDY/BUSYNCA7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccWENCA8A9NCOEA10CEI/O7I/O6I/O5I/O4I/O312345678910111213

24、1428272625242322212019181716152817WE寫入使能2022-5-933 E2PROM優(yōu)點:能夠在線檫除和改寫,無須象EPROM那樣必須用紫外線照射才能檫除. 2KB的E2PROM2817與相同容量的EPROM2716和靜態(tài)RAM6116是兼容的,8KB的E2PROM2864A與同容量的EPROM2764A和靜態(tài)RAM6264也是兼容的.所以把E2PROM歸并到RAM中也可以歸并到ROM類中,它既具有ROM的非易失性的優(yōu)點,又象RAM一樣隨機(jī)地進(jìn)行讀/寫,每個單元可重復(fù)進(jìn)行1萬次改寫,保留信息的時間長達(dá)20年. E2PROM用于單片機(jī)系統(tǒng)中,既可以擴(kuò)展為片外EPRO

25、M,也可擴(kuò)展為片外RAM.為調(diào)試實驗更為方便靈活,既可以方便地修改程序,又能保存調(diào)試好的程序.(與RAM芯片相比, E2PROM的寫操作速度是很慢的,另外,它的擦除/寫入是有壽命限制的,雖然有1萬次之多,但也不宜用在數(shù)據(jù)頻繁更新的場合,因此,應(yīng)注意平均地使用各單元,不然有些單元可能會提前結(jié)束壽命)這些特點給硬件線路的設(shè)計和調(diào)試帶來了方便.2022-5-934l/CE: 片選信號輸入線片選信號輸入線,低電平有效低電平有效l/OE:讀選通信號輸入線讀選通信號輸入線l/WE:寫允許信號輸入線寫允許信號輸入線EEPROM EEPROM 既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存儲器。既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存

26、儲器。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。片外存儲器讀信號片外存儲器讀信號= PSEN = PSEN RD RD與門與門擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器電路常用擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器電路常用RAMRAM芯片：芯片：Intel 6116(2KB)Intel 6116(2KB)、6264(8KB)6264(8KB)、 62256(32KB)62256(32KB)等。等。2022-5-9376116的管腳圖的管腳圖A10A0地址線I/O7I/O0數(shù)據(jù)線CE.片選使能OE.讀允許線A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccA8A9WEOEA10CEI/O7I

27、/O6I/O5I/O4I/O31234567891011122423222120191817161514136116WE.寫允許線圖圖 6116和和6264管腳和邏輯符號管腳和邏輯符號80318031（80518051）擴(kuò)展）擴(kuò)展2KB RAM Intel 61162KB RAM Intel 6116。圖圖 擴(kuò)展單片擴(kuò)展單片6116數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的綜合擴(kuò)展。數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的綜合擴(kuò)展。1 1、同時擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器：、同時擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器： 程序存儲器的讀操作有程序存儲器的讀操作有PSEN信號控制，信號控制， 數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫分別由數(shù)據(jù)存儲

28、器的讀和寫分別由RD和和WR信號控制。信號控制。 不會造成操作上的混亂。不會造成操作上的混亂。2 2、通過擴(kuò)展可讀寫存儲器：、通過擴(kuò)展可讀寫存儲器： （1 1）利用）利用EEPROM芯片芯片擴(kuò)展；（速度較慢）擴(kuò)展；（速度較慢） 如：可擴(kuò)展如：可擴(kuò)展28162816或或28172817等。等。 （2 2）改造）改造RAM存儲芯片。存儲芯片。 如：可改造如：可改造61166116等。等。單片機(jī)連接單片機(jī)連接 8KB EPROM 2764 8KB EPROM 2764 和和 8KB RAM 6264 8KB RAM 6264 各一片。各一片。圖圖 同時擴(kuò)展兩種存儲器同時擴(kuò)展兩種存儲器EEPROM E

29、EPROM 既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存儲器。既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存儲器。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。片外存儲器讀信號片外存儲器讀信號= PSEN = PSEN RD RD與門與門 哈佛（哈佛（Har-yard）結(jié)構(gòu)，即將程序和）結(jié)構(gòu)，即將程序和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自已的尋址數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自已的尋址方式、尋址空間和控制信號。方式、尋址空間和控制信號。 80C51單片單片微機(jī)的微機(jī)的存儲器映象圖存儲器映象圖。 一、特點一、特點復(fù)雜性復(fù)雜性 1、程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器同時存在；、程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器同時存在； 2、內(nèi)外存

30、儲器同時存在；、內(nèi)外存儲器同時存在； 3、存儲器地址空間的重疊和連續(xù)。、存儲器地址空間的重疊和連續(xù)。4KB4KB60KB128B128B128B64KB 在物理上設(shè)有在物理上設(shè)有 4 個物理存儲空間：個物理存儲空間： 程序存儲器：片內(nèi)程序存儲器；程序存儲器：片內(nèi)程序存儲器； 片外程序存儲器；片外程序存儲器； 數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器； 片外數(shù)據(jù)存儲器。片外數(shù)據(jù)存儲器。 在邏輯上設(shè)有在邏輯上設(shè)有3個邏輯存儲空間：個邏輯存儲空間：1、內(nèi)外程序存儲器統(tǒng)一編址，形成一個完整的空間；、內(nèi)外程序存儲器統(tǒng)一編址，形成一個完整的空間；2、內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器分開編址，都是從、內(nèi)外數(shù)據(jù)存

31、儲器分開編址，都是從“0”單元開始。單元開始。二、使用：二、使用：1、存儲空間的區(qū)分：、存儲空間的區(qū)分： （1）內(nèi)部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分；）內(nèi)部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分； （2）外部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分；）外部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分； （3）內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分。）內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分。2、內(nèi)外程序存儲器的銜接。、內(nèi)外程序存儲器的銜接。圖圖80318051（4KB）v構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)總線總線，然后再往系統(tǒng)總線上，然后再往系統(tǒng)總線上“掛掛”存儲芯片或存儲芯片或I/OI/O接口芯片。接口芯片。v超出總線負(fù)載能力，必須加總線超出總線負(fù)載能力，必須加總線驅(qū)動器驅(qū)動器。v復(fù)用復(fù)

32、用技術(shù)技術(shù)地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，需用地址鎖存器。地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，需用地址鎖存器。v程序存儲器可以分為程序存儲器可以分為片內(nèi)片內(nèi)和和片外片外兩部分，處理器訪問片兩部分，處理器訪問片內(nèi)和片外程序存儲器，可由內(nèi)和片外程序存儲器，可由EAEA引腳所接的電平來確定。引腳所接的電平來確定。v存儲器可分為存儲器可分為4 4個物理存儲空間和個物理存儲空間和3 3個邏輯存儲空間。個邏輯存儲空間。v存儲器擴(kuò)展：程序存儲器擴(kuò)展；存儲器擴(kuò)展：程序存儲器擴(kuò)展； 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展；數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展； 綜合擴(kuò)展。綜合擴(kuò)展。v存儲器系統(tǒng)的特點（哈佛結(jié)構(gòu)）和編址技術(shù)：存儲器系統(tǒng)的特點（哈佛結(jié)構(gòu)）和編址技術(shù)： 編址編址線選法、譯碼

33、法線選法、譯碼法。v存儲器的區(qū)分與銜接。存儲器的區(qū)分與銜接。2022-5-9492022-5-950教學(xué)目標(biāo)1了解了解SPI總線的工作原理、總線的工作原理、SPI總線的組成，總線的組成，掌握利用掌握利用MCS-51單片機(jī)的端口虛擬實現(xiàn)單片機(jī)的端口虛擬實現(xiàn)SPI總總線的方法；（接口電路設(shè)計及線的方法；（接口電路設(shè)計及C51軟件設(shè)計方軟件設(shè)計方法；了解法；了解X5045單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握利用單片機(jī)口線模擬掌握利用單片機(jī)口線模擬SPI總線對總線對X5045操操作的作的C51程序設(shè)計方法。）程序設(shè)計方法。）2. 了解了解I2C總線支持多主控的特點，了解總線支持

34、多主控的特點，了解I2C總總線的構(gòu)成及信號類型，掌握線的構(gòu)成及信號類型，掌握I2C總線的讀、寫總線的讀、寫基本操作方法，理解并掌握基本操作方法，理解并掌握I2C總線的總線的C51通通用操作程序。用操作程序。2022-5-951l SPI 總線簡介總線簡介lSPI(SeriaI Peripheral Interface-串行外設(shè)接口串行外設(shè)接口)總線是總線是Motorola 公司提出的一個同步串行外設(shè)接口，用于公司提出的一個同步串行外設(shè)接口，用于CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊的外與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊的外圍設(shè)備。圍設(shè)備。lSPI總線接口一般使用總線接口

35、一般使用4條線：串行時鐘線條線：串行時鐘線(SCK)、主機(jī)、主機(jī)輸入輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線和低電平有效的從機(jī)選擇線/CS(/SS)(有的有的SPI接口芯片帶有中斷信號線接口芯片帶有中斷信號線INT或、有的或、有的SPI接口芯片沒接口芯片沒有主機(jī)輸出有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。l優(yōu)點：優(yōu)點： SPI系統(tǒng)總線接口節(jié)省系統(tǒng)總線接口節(jié)省I/O口線，提高系統(tǒng)可靠性。口線，提高系統(tǒng)可靠性。2022-5-952l在大多數(shù)應(yīng)用場合，可使用在大多數(shù)應(yīng)用場合，可使用1個個MCU作為主控機(jī)來

36、控作為主控機(jī)來控制數(shù)據(jù)，并向制數(shù)據(jù)，并向1個或幾個從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器個或幾個從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。從器件只有在主機(jī)發(fā)命令時才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)件只有在主機(jī)發(fā)命令時才能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位的傳輸格式是高位(MSB)在前，低位在前，低位(LSB)在后。在后。 l當(dāng)當(dāng)SPI接口上有多個接口上有多個SPI接口的單片機(jī)時，應(yīng)區(qū)別其主接口的單片機(jī)時，應(yīng)區(qū)別其主從地位，在某一時刻只能由一個單片機(jī)為主器件從地位，在某一時刻只能由一個單片機(jī)為主器件 SCK MOSI MISO主控器8051被控器1被控器n被控器2 SS1 SS2 SSn圖8.2-1 SPI總線的組成P1.1P1.

37、2P1.32022-5-953l 2022-5-954l當(dāng)一個主控機(jī)通過當(dāng)一個主控機(jī)通過SPI與幾種不同的串行與幾種不同的串行I/O芯片相連時，必須使用每片的允許控芯片相連時，必須使用每片的允許控制端，這可通過制端，這可通過MCU的的I/O端口輸出線端口輸出線來實現(xiàn)。但應(yīng)特別注意這些串行來實現(xiàn)。但應(yīng)特別注意這些串行I/O芯片芯片的輸入輸出特性；的輸入輸出特性； l只有在芯片允許時，只有在芯片允許時，SCK脈沖才把串行脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時，數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時，SCK對芯對芯片無影響。若沒有允許控制端，則應(yīng)在片無影響。若沒有允許控制端，則應(yīng)在外圍用門電路對外圍用門電路對SCK

38、進(jìn)行控制，然后再進(jìn)行控制，然后再加到芯片的時鐘輸入端。加到芯片的時鐘輸入端。2022-5-955l MCS51系列單片機(jī)來說，可以使用軟件來模擬系列單片機(jī)來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，的操作，包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。l 對于在對于在SCK的的上升沿輸入上升沿輸入(接收接收)數(shù)據(jù)和在下降沿輸出數(shù)據(jù)和在下降沿輸出(發(fā)送發(fā)送)數(shù)據(jù)的器件，一般應(yīng)將其串行時鐘輸出口數(shù)據(jù)的器件，一般應(yīng)將其串行時鐘輸出口P1.1(以圖以圖8.2為為例例)的初始狀態(tài)設(shè)置為的初始狀態(tài)設(shè)置為1，而在允許接口后再置，而在允許接口后再置P1.1為為0。這樣，。這樣，MCU在輸出在輸

39、出1位位SCK時鐘的同時，將使接口芯片串行左移，從時鐘的同時，將使接口芯片串行左移，從而輸出而輸出1位數(shù)據(jù)至位數(shù)據(jù)至MCS51單片機(jī)的單片機(jī)的P1.3口口(模擬模擬SPI的的MISO線線)，此后再置此后再置P1.1為為1，使，使MCS51系列單片機(jī)從系列單片機(jī)從P1.2(模擬模擬SPI的的MOSI線線)輸出輸出1位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(先為高位先為高位)至串行接口芯片。至此，模至串行接口芯片。至此，模擬擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出便宣告完成。位數(shù)據(jù)輸入輸出便宣告完成。l 此后再置此后再置P11為為0，模擬下，模擬下1位數(shù)據(jù)的輸入輸出位數(shù)據(jù)的輸入輸出 ，依此，依此循環(huán)循環(huán)8次，即可完成次，即可完成1次通過次通過SP

40、I總線傳輸總線傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。位數(shù)據(jù)的操作。l 對于在對于在SCK的的下降沿輸入數(shù)據(jù)和上升沿輸出數(shù)據(jù)的器件，下降沿輸入數(shù)據(jù)和上升沿輸出數(shù)據(jù)的器件，則則應(yīng)取串行時鐘輸出的初始狀態(tài)為應(yīng)取串行時鐘輸出的初始狀態(tài)為0，即在接口芯片允許時，先，即在接口芯片允許時，先置置P11為為1，以便外圍接口芯片輸出，以便外圍接口芯片輸出1位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(MCU接收接收1位數(shù)位數(shù)據(jù)據(jù))，之后再置時鐘為，之后再置時鐘為0，使外圍接口芯片接收，使外圍接口芯片接收1位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)(MCU發(fā)發(fā)送送1位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù))，從而完成，從而完成1位數(shù)據(jù)的傳送。位數(shù)據(jù)的傳送。2022-5-956l全雙工全雙工; l3線同步傳輸線同步傳輸;

41、l主機(jī)或從機(jī)工作主機(jī)或從機(jī)工作;l提供頻率可編程時鐘提供頻率可編程時鐘;l發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志;l寫沖突保護(hù)等寫沖突保護(hù)等2022-5-957 圖圖8.2-2022-5-958Spiin:setb p1.1; clr p1.2 ;選擇從機(jī)選擇從機(jī) mov r1,#08h；置循環(huán)次數(shù)；置循環(huán)次數(shù)Spin1:clr p1.1 nop；延時；延時 nop mov c,p1.3；從機(jī)輸出送進(jìn)位；從機(jī)輸出送進(jìn)位 rlc a；左移至；左移至 setb p1.1 djnz r1,spin1 mov r0,a；字節(jié)數(shù)據(jù)送；字節(jié)數(shù)據(jù)送 ret2022-5-959Spioun:setb p1.1 cl

42、r p1.2 ;選擇從機(jī)選擇從機(jī) mov r1,#08h；置循環(huán)次數(shù)；置循環(huán)次數(shù) mov a,r0；字節(jié)數(shù)據(jù)送；字節(jié)數(shù)據(jù)送Spiot1:clr p1.1 nop；延時；延時 nop rlc a；左移至最高位至；左移至最高位至 mov p1.0,c setb p1.1 djnz r1,spiot1；判斷是否循環(huán)次；判斷是否循環(huán)次 ret2022-5-960Spiio:setb p1.1 clr p1.2 ;選擇從機(jī)選擇從機(jī) mov r1,#08h；置循環(huán)次數(shù)；置循環(huán)次數(shù) mov a,r0；字節(jié)數(shù)據(jù)送；字節(jié)數(shù)據(jù)送 spio1:clr p1.1 nop；延時；延時 nop mov c,p1.3；從機(jī)

43、輸出；從機(jī)輸出spiso送進(jìn)位送進(jìn)位 setb p1.1 rlc a mov p1.0,c；進(jìn)位送從機(jī)輸入；進(jìn)位送從機(jī)輸入 djnz r1,spio1；判斷是否循環(huán)次；判斷是否循環(huán)次 mov r0,a ret 2022-5-961l一一 簡介簡介lX5045是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EPROM 三種功能于一身的可編程電路。三種功能于一身的可編程電路。lX5045中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將通過通過RESET信號向信號向CPU 作出

44、反應(yīng)。作出反應(yīng)。X5045提供了提供了三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。lX5045的存儲器與的存儲器與CPU 可通過串行通信方式接口，可通過串行通信方式接口，共有共有4096個位，可以按個位，可以按512 x 8個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。2022-5-962 CS：電路選擇端，低電平有效；：電路選擇端，低電平有效；

45、SO ：串行數(shù)據(jù)輸出端；：串行數(shù)據(jù)輸出端； SI ：串行數(shù)據(jù)輸入端；：串行數(shù)據(jù)輸入端； SCK：串行時鐘輸入端；：串行時鐘輸入端； WP ：寫保護(hù)輸入端，低電平有效；：寫保護(hù)輸入端，低電平有效； RESET：復(fù)位輸出端；：復(fù)位輸出端； VCC ：電源端；：電源端； VSS ：接地端。：接地端。 X5045引腳圖2022-5-963l 1 上電復(fù)位上電復(fù)位 向向X5045加電時會激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使加電時會激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使RESET 引腳有效。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不引腳有效。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。當(dāng)足或振蕩器未穩(wěn)定的情

46、況下工作。當(dāng)VCC 超過器件的超過器件的Vtrip門限值時，電路將在門限值時，電路將在200ms（典型）延時后釋放以允（典型）延時后釋放以允許系統(tǒng)開始工作。許系統(tǒng)開始工作。 l 2 低電壓監(jiān)視低電壓監(jiān)視 工作時，工作時， X5045對對VCC 電平進(jìn)行監(jiān)測，若電源電壓跌落電平進(jìn)行監(jiān)測，若電源電壓跌落至預(yù)置的最小至預(yù)置的最小Vtrip以下時，系統(tǒng)即確認(rèn)，從而避免微處以下時，系統(tǒng)即確認(rèn)，從而避免微處理器在電源失效或斷開的情況下工作。當(dāng)理器在電源失效或斷開的情況下工作。當(dāng)RESET 被確認(rèn)被確認(rèn)后，該后，該RESET信號將一直保持有效，直到電壓跌到低于信號將一直保持有效，直到電壓跌到低于1V 。而當(dāng)

47、。而當(dāng)VCC 返回并超過返回并超過Vtrip達(dá)達(dá)200ms時，系統(tǒng)重新開時，系統(tǒng)重新開始工作。始工作。 2022-5-964l3 看門狗定時器看門狗定時器 看門狗定時器的作用是通過監(jiān)視看門狗定時器的作用是通過監(jiān)視WDI輸入來監(jiān)視微處理器輸入來監(jiān)視微處理器是否激活。由于微處理器必須周期性的觸發(fā)是否激活。由于微處理器必須周期性的觸發(fā)CS/WDI引腳引腳以避免以避免RESET 信號激活而使電路復(fù)位，所以信號激活而使電路復(fù)位，所以CS/WDI引腳引腳必須在看門狗超時時間終止之前受到由高至低信號的觸發(fā)。必須在看門狗超時時間終止之前受到由高至低信號的觸發(fā)。 l4 重新設(shè)置重新設(shè)置VCC 門限門限 X504

48、5/45出廠時設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)出廠時設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)VCC 門限電壓為門限電壓為Vtrip，但在，但在應(yīng)用時，如果標(biāo)準(zhǔn)值不恰當(dāng)，用戶可以重新調(diào)整。應(yīng)用時，如果標(biāo)準(zhǔn)值不恰當(dāng)，用戶可以重新調(diào)整。 2022-5-965l5 SPI串行存儲器串行存儲器 器件存儲器部分是帶塊鎖保護(hù)的器件存儲器部分是帶塊鎖保護(hù)的CMOS串行串行EEPROM 陣列，陣列的內(nèi)部組織是陣列，陣列的內(nèi)部組織是x8 位。位。X5045可提供最少為可提供最少為1000,000次擦寫和次擦寫和100年的數(shù)據(jù)保存期，并具有串行外圍年的數(shù)據(jù)保存期，并具有串行外圍接口（接口（SPI）和軟件協(xié)議的特點，允許工作在簡單的四總）和軟件協(xié)議的特點，允許工作在簡

49、單的四總線上。線上。 X5045主要是通過一個主要是通過一個8 位的指令寄存器來控制器件的位的指令寄存器來控制器件的工作，其指令代碼通過工作，其指令代碼通過SI輸入端（輸入端（MSB在前）寫入寄存器。在前）寫入寄存器。 2022-5-966 2022-5-9672022-5-968l 7 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 狀態(tài)寄存器包含四個非易失性狀態(tài)位和兩個易失性狀狀態(tài)寄存器包含四個非易失性狀態(tài)位和兩個易失性狀態(tài)位?？刂莆挥糜谠O(shè)置看門狗定時器的操作和存儲器的塊態(tài)位?？刂莆挥糜谠O(shè)置看門狗定時器的操作和存儲器的塊鎖保護(hù)。鎖保護(hù)。 2022-5-9692022-5-9702022-5-9712022-5-97

50、2 X5045與8051連接電路原理圖2022-5-973/輸出一個字節(jié)/入口：一個uchar形變量 /出口：無static void OutByte(uchar ch) uchar i=8; do SCK=0; SI=(bit)(ch&0 x80); /強(qiáng)制取為位變量，輸出 ch=ch0;i-) SCK=1; SCK=0; a=1; if(SO) a|=0 x01; return(a);2022-5-975l I2C 總線定義總線定義 l I2C 總線特點總線特點 l I2C 總線工作原理總線工作原理 l I2C 總線操作總線操

51、作 l I2C 總線應(yīng)用總線應(yīng)用 2022-5-976lI2C(InterIntegrated Circuit)總線是一種由總線是一種由PHILIPS公公司開發(fā)的兩線式串行總線，能夠?qū)崿F(xiàn)完善的全雙工數(shù)據(jù)司開發(fā)的兩線式串行總線，能夠?qū)崿F(xiàn)完善的全雙工數(shù)據(jù)傳輸傳輸,用于連接微控制器及其外圍設(shè)備用于連接微控制器及其外圍設(shè)備,是各種總線中使用是各種總線中使用信號線數(shù)量最少的總線形式。信號線數(shù)量最少的總線形式。lI2C總線產(chǎn)生于在總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括

52、單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進(jìn)行查詢，以管理系的通信。例如管理員可對各個組件進(jìn)行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇。統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇。可隨時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，可隨時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。 2022-5-977lI2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性?？偩€最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管的空間非常小，減

53、少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長度可高腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長度可高達(dá)達(dá)25英尺，并且能夠以英尺，并且能夠以100Kbps的最大傳輸速的最大傳輸速率支持率支持40個組件。個組件。I2C總線的另一個優(yōu)點是，總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當(dāng)然，個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當(dāng)然，在任何時間點上只能有一個主控。在任何時間點上只能有一個主控。 2022-5-978l1. 總

54、線的構(gòu)成總線的構(gòu)成l I2C總線是由數(shù)據(jù)線總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線構(gòu)成的串行總線(SDA和和SCL需分別接上拉電阻需分別接上拉電阻)，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機(jī)一各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機(jī)一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收

55、器），這取決于它所要完成的功能。接收器），這取決于它所要完成的功能。I2C總線是多主機(jī)總線是多主機(jī)總線，可以有兩個或更多的能夠控制總線的器件與總線連總線，可以有兩個或更多的能夠控制總線的器件與總線連接；同時接；同時I2C總線還具有仲裁功能，當(dāng)一個以上的主器件同總線還具有仲裁功能，當(dāng)一個以上的主器件同時試圖控制總線時，只允許一個有效時試圖控制總線時，只允許一個有效(如下圖如下圖) I2C總線的尋址采用純軟件的尋址方法總線的尋址采用純軟件的尋址方法,無需片選的連接無需片選的連接.主機(jī)主機(jī)在發(fā)送完啟動信號后在發(fā)送完啟動信號后,立即發(fā)送尋址字節(jié)來尋址被控器件立即發(fā)送尋址字節(jié)來尋址被控器件,并并規(guī)定數(shù)據(jù)

56、傳送方向規(guī)定數(shù)據(jù)傳送方向.尋址字節(jié)由尋址字節(jié)由7位從機(jī)地址位從機(jī)地址(D7D1)和和1位位方向位方向位(DO,0/1,讀讀/寫寫)組成組成.當(dāng)主機(jī)發(fā)送尋址字節(jié)時當(dāng)主機(jī)發(fā)送尋址字節(jié)時,總線上總線上所有器件都將該尋址字節(jié)的高所有器件都將該尋址字節(jié)的高7位與自己器件的地址比較位與自己器件的地址比較,若相同若相同,則該器件認(rèn)為被主機(jī)尋址則該器件認(rèn)為被主機(jī)尋址,并根據(jù)讀并根據(jù)讀/寫位確定是從寫位確定是從發(fā)送器還是從接受器發(fā)送器還是從接受器2022-5-979lSDA :用于傳送有效數(shù)據(jù)；用于傳送有效數(shù)據(jù)；lSCL：用于傳送時鐘信號：用于傳送時鐘信號l只有當(dāng)只有當(dāng)SCL時，時， SDA線上的數(shù)據(jù)信號才有效

57、（高電平線上的數(shù)據(jù)信號才有效（高電平表示，低電平表示）；表示，低電平表示）； SCL 時，時， SDA線上的數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號無效因此，只有當(dāng)信號無效因此，只有當(dāng)SCL線線為低電平時，線線為低電平時， SDA線上線上的電平狀態(tài)才允許發(fā)生變化的電平狀態(tài)才允許發(fā)生變化lSDA線上傳送的數(shù)據(jù)均以起始信號開始，停止信號結(jié)束，線上傳送的數(shù)據(jù)均以起始信號開始，停止信號結(jié)束，lSCL線在不傳送數(shù)據(jù)時保持線在不傳送數(shù)據(jù)時保持2022-5-980l圖中圖中8.2.2-1有兩個單片機(jī)和其他一些外圍有兩個單片機(jī)和其他一些外圍電路模塊接入電路模塊接入I2C 總線的例子總線的例子.l假設(shè)單片機(jī)假設(shè)單片機(jī)A要向單片機(jī)要向

58、單片機(jī)B發(fā)送信息發(fā)送信息,單片單片機(jī)機(jī)A首先作為主控器在首先作為主控器在I2C總線上發(fā)送起始總線上發(fā)送起始信號和時鐘信號和時鐘,尋址作為被控器的單片機(jī)尋址作為被控器的單片機(jī)B,并并確定信息傳送方向確定信息傳送方向.接著接著,單片機(jī)單片機(jī)A作為主控作為主控發(fā)送器便可通過發(fā)送器便可通過SDA線向被控接收器線向被控接收器B發(fā)發(fā)送信息送信息,并在信息發(fā)送完畢后發(fā)送終止信號并在信息發(fā)送完畢后發(fā)送終止信號,以結(jié)束信息的傳送過程以結(jié)束信息的傳送過程.l假設(shè)單片機(jī)假設(shè)單片機(jī)A要從單片機(jī)要從單片機(jī)B讀取信息讀取信息,單片單片機(jī)機(jī)A同樣作為主控器在同樣作為主控器在I2C總線上發(fā)送起始總線上發(fā)送起始信息和時鐘信息和

59、時鐘,尋址作為被控器的單片機(jī)尋址作為被控器的單片機(jī)B,并并確定信息傳送方向確定信息傳送方向.此時此時,單片機(jī)單片機(jī)A作為主控作為主控接受器接收單片機(jī)接受器接收單片機(jī)B發(fā)送的信息發(fā)送的信息,一旦作為一旦作為主控接收器的單片機(jī)主控接收器的單片機(jī)A接收完單片機(jī)接收完單片機(jī)B發(fā)來發(fā)來的信息后就發(fā)出終止信號的信息后就發(fā)出終止信號,以結(jié)束整個信息以結(jié)束整個信息的讀取過程的讀取過程.l此例中此例中,不論作為主控器的單片機(jī)不論作為主控器的單片機(jī)A向作為向作為被控器的單片機(jī)被控器的單片機(jī)B是發(fā)送信息還是讀取信是發(fā)送信息還是讀取信息息,被傳信息的起始和終止信息以及時鐘信被傳信息的起始和終止信息以及時鐘信號都是由作

60、為主控器的單片機(jī)號都是由作為主控器的單片機(jī)A發(fā)送發(fā)送.圖中圖中8.2.2-12022-5-981 I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中有三種類型信號：總線在傳送數(shù)據(jù)過程中有三種類型信號：l開始信號：開始信號：SCL為高電平時，為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)；（圖開始傳送數(shù)據(jù)；（圖 8.2.2-2）l結(jié)束信號：結(jié)束信號：SCL為高電平時，為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)；結(jié)束傳送數(shù)據(jù)；l應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到