SPI、IIC與UART區(qū)別講課稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。SPI、IIC與UART區(qū)別HYPERLINK/smart_qiang/archive/2009/02/22/1396120.htmlSPI、IIC、UART區(qū)別第一個(gè)區(qū)別當(dāng)然是名字：SPI(SerialPeripheralInterface：串行外設(shè)接口);I2C(INTERICBUS)UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter：通用異步收發(fā)器)第二，區(qū)別在電氣信號(hào)線上：SPI總線由三條信號(hào)線組成：串行時(shí)鐘(SCLK)、串行數(shù)據(jù)輸出(SDO)、串行數(shù)據(jù)輸

2、入(SDI)。SPI總線可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)SPI設(shè)備互相連接。提供SPI串行時(shí)鐘的SPI設(shè)備為SPI主機(jī)或主設(shè)備(Master)，其他設(shè)備為SPI從機(jī)或從設(shè)備(Slave)。主從設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信，當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，還可以增加一條從設(shè)備選擇線。如果用通用IO口模擬SPI總線，必須要有一個(gè)輸出口(SDO)，一個(gè)輸入口(SDI)，另一個(gè)口則視實(shí)現(xiàn)的設(shè)備類型而定，如果要實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備，則需輸入輸出口，若只實(shí)現(xiàn)主設(shè)備，則需輸出口即可，若只實(shí)現(xiàn)從設(shè)備，則只需輸入口即可。I2C總線是雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口標(biāo)準(zhǔn)，具有總線仲裁機(jī)制，非常適合在器件之間進(jìn)行近距離

3、、非經(jīng)常性的數(shù)據(jù)通信。在它的協(xié)議體系中，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)帶上目的設(shè)備的設(shè)備地址，因此可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備組網(wǎng)。如果用通用IO口模擬I2C總線，并實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，則需一個(gè)輸入輸出口(SDA)，另外還需一個(gè)輸出口(SCL)。（注：I2C資料了解得比較少，這里的描述可能很不完備）UART總線是異步串口，因此一般比前兩種同步串口的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，一般由波特率產(chǎn)生器(產(chǎn)生的波特率等于傳輸波特率的16倍)、UART接收器、UART發(fā)送器組成，硬件上由兩根線，一根用于發(fā)送，一根用于接收。顯然，如果用通用IO口模擬UART總線，則需一個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。第三，從第二點(diǎn)明顯可以看出，SPI和UART可以實(shí)現(xiàn)全雙工，但I(xiàn)2

4、C不行；第四，看看牛人們的意見吧！wudanyu：I2C線更少，我覺得比UART、SPI更為強(qiáng)大，但是技術(shù)上也更加麻煩些，因?yàn)镮2C需要有雙向IO的支持，而且使用上拉電阻，我覺得抗干擾能力較弱，一般用于同一板卡上芯片之間的通信，較少用于遠(yuǎn)距離通信。SPI實(shí)現(xiàn)要簡(jiǎn)單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無所謂，因?yàn)樗怯袝r(shí)鐘的協(xié)議。quickmouse：I2C的速度比SPI慢一點(diǎn)，協(xié)議比SPI復(fù)雜一點(diǎn)，但是連線也比標(biāo)準(zhǔn)的SPI要少。HYPERLINK/smart_qiang/archive/2009/02/22/1396110.htmlSPI總線SPI總線簡(jiǎn)介同步

5、外設(shè)接口(SPI)是由摩托羅拉公司開發(fā)的全雙工同步串行總線，該總線大量用在與EEPROM、ADC、FRAM和顯示驅(qū)動(dòng)器之類的慢速外設(shè)器件通信。SPI（SerialPeripheralInterface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。SPI接口由SDI（串行數(shù)據(jù)輸入），SDO（串行數(shù)據(jù)輸出），SCK（串行移位時(shí)鐘），CS（從使能信號(hào)）四種信號(hào)構(gòu)成，CS決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒有CS信號(hào)，則只能存在一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備通過產(chǎn)生移位時(shí)鐘來發(fā)起通訊。通訊時(shí)，數(shù)據(jù)由SDO輸出，SDI輸入，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升或下

6、降沿由SDO輸出，在緊接著的下降或上升沿由SDI讀入，這樣經(jīng)過8/16次時(shí)鐘的改變，完成8/16位數(shù)據(jù)的傳輸。SPI通信該總線通信基于主-從配置。它有以下4個(gè)信號(hào)：MOSI:主出/從入MISO:主入/從出SCK:串行時(shí)鐘SS:從屬選擇芯片上“從屬選擇”(slave-select)的引腳數(shù)決定了可連到總線上的器件數(shù)量。在SPI傳輸中，數(shù)據(jù)是同步進(jìn)行發(fā)送和接收的。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘基于來自主處理器的時(shí)鐘脈沖，摩托羅拉沒有定義任何通用SPI的時(shí)鐘規(guī)范。然而，最常用的時(shí)鐘設(shè)置基于時(shí)鐘極性(CPOL)和時(shí)鐘相位(CPHA)兩個(gè)參數(shù)，CPOL定義SPI串行時(shí)鐘的活動(dòng)狀態(tài)，而CPHA定義相對(duì)于SO-數(shù)據(jù)位的時(shí)鐘

7、相位。CPOL和CPHA的設(shè)置決定了數(shù)據(jù)取樣的時(shí)鐘沿。數(shù)據(jù)方向和通信速度SPI傳輸串行數(shù)據(jù)時(shí)首先傳輸最高位。波特率可以高達(dá)5Mbps，具體速度大小取決于SPI硬件。例如，Xicor公司的SPI串行器件傳輸速度能達(dá)到5MHz。SPI總線接口及時(shí)序SPI總線包括1根串行同步時(shí)鐘信號(hào)線以及2根數(shù)據(jù)線。SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)

8、據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。個(gè)人理解這句話有2層意思：其一，主設(shè)備SPI時(shí)鐘和極性的配置應(yīng)該由外設(shè)來決定；其二，二者的配置應(yīng)該保持一致，即主設(shè)備的SDO同從設(shè)備的SDO配置一致，主設(shè)備的SDI同從設(shè)備的SDI配置一致。因?yàn)橹鲝脑O(shè)備是在SCLK的控制下，同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并通過2個(gè)雙向移位寄存器來交換數(shù)據(jù)。SPI接口時(shí)序如圖3、圖4所示。SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由

9、ss（cs）、sck、sdi、sdo構(gòu)成，其時(shí)序其實(shí)很簡(jiǎn)單，主要是在sck的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。假設(shè)下面的8位寄存器裝的是待發(fā)送的數(shù)據(jù)10101010，上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。那么第一個(gè)上升沿來的時(shí)候數(shù)據(jù)將會(huì)是sdo=1；寄存器=0101010 x。下降沿到來的時(shí)候，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時(shí)寄存器=0101010sdi，這樣在8個(gè)時(shí)鐘脈沖以后，兩個(gè)寄存器的內(nèi)容互相交換一次。這樣就完成里一個(gè)spi時(shí)序。例子：假設(shè)主機(jī)和從機(jī)初始化就緒：并且主機(jī)的sbuff=0 xaa，從機(jī)的sbuff=0 x55，下面將分步對(duì)spi的8個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)情況演示一遍

10、:假設(shè)上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)脈沖主機(jī)sbuff從機(jī)sbuffsdisdo01010101001010101001上0101010 x1010101x011下0101010010101011012上1010100 x0101011x102下1010100101010110103上0101001x1010110 x013下0101001010101101014上1010010 x0101101x104下1010010101011010105上0100101x1011010 x015下0100101010110101016上1001010 x0110101x106下1001010101101010107上0

11、010101x1101010 x017下0010101011010101018上0101010 x1010101x108下010101011010101010這樣就完成了兩個(gè)寄存器8位的交換，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相對(duì)于主機(jī)而言的。其中ss引腳作為主機(jī)的時(shí)候，從機(jī)可以把它拉底被動(dòng)選為從機(jī)，作為從機(jī)的是時(shí)候，可以作為片選腳用。根據(jù)以上分析，一個(gè)完整的傳送周期是16位，即兩個(gè)字節(jié)，因?yàn)?，首先主機(jī)要發(fā)送命令過去，然后從機(jī)根據(jù)主機(jī)的名準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，主機(jī)在下一個(gè)8位時(shí)鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進(jìn)行通信:一條時(shí)鐘線SCK，

12、一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO;用于CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊。SPI主要特點(diǎn)有:可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù);可以當(dāng)作主機(jī)或從機(jī)工作;提供頻率可編程時(shí)鐘;發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志;寫沖突保護(hù);總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)等。圖3示出SPI總線工作的四種方式，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式(實(shí)線表示):圖2SPI總線四種工作方式SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時(shí)鐘相位

13、（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。SPI接口時(shí)序如圖3、圖4所示。二，.SPI功能模塊的設(shè)計(jì)根據(jù)功能定義及SPI的工作原理，將整個(gè)IPCore分為8個(gè)子模塊：uC接口模塊、時(shí)鐘分頻模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)FIFO模塊、接收數(shù)據(jù)FIFO模塊、狀態(tài)機(jī)模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)邏輯模塊、接收數(shù)據(jù)邏輯模塊以及中斷形式模塊。深入分析SPI的四種傳輸協(xié)議可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)一種協(xié)議，只要對(duì)串行同步時(shí)鐘進(jìn)行轉(zhuǎn)換

14、，就能得到其余的三種協(xié)議。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)規(guī)定，如果要連續(xù)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)，在兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸之間插入一個(gè)串行時(shí)鐘的空閑等待，這樣狀態(tài)機(jī)只需兩種狀態(tài)（空閑和工作）就能正確工作。SPI協(xié)議心得SPI接口時(shí)鐘配置心得：在主設(shè)備這邊配置SPI接口時(shí)鐘的時(shí)候一定要弄清楚從設(shè)備的時(shí)鐘要求，因?yàn)橹髟O(shè)備這邊的時(shí)鐘極性和相位都是以從設(shè)備為基準(zhǔn)的。因此在時(shí)鐘極性的配置上一定要搞清楚從設(shè)備是在時(shí)鐘的上升沿還是下降沿接收數(shù)據(jù)，是在時(shí)鐘的下降沿還是上升沿輸出數(shù)據(jù)。但要注意的是，由于主設(shè)備的SDO連接從設(shè)備的SDI，從設(shè)備的SDO連接主設(shè)備的SDI，從設(shè)備SDI接收的數(shù)據(jù)是主設(shè)備的SDO發(fā)送過來的，主設(shè)備SDI接收的數(shù)據(jù)是從設(shè)備S

15、DO發(fā)送過來的，所以主設(shè)備這邊SPI時(shí)鐘極性的配置（即SDO的配置）跟從設(shè)備的SDI接收數(shù)據(jù)的極性是相反的，跟從設(shè)備SDO發(fā)送數(shù)據(jù)的極性是相同的。下面這段話是SychipWlan8100ModuleSpec上說的，充分說明了時(shí)鐘極性是如何配置的：The81xxmodulewillalwaysinputdatabitsattherisingedgeoftheclock,andthehostwillalwaysoutputdatabitsonthefallingedgeoftheclock.意思是：主設(shè)備在時(shí)鐘的下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)，從設(shè)備在時(shí)鐘的上升沿接收數(shù)據(jù)。因此主設(shè)備這邊SPI時(shí)鐘極性應(yīng)該配置為下

16、降沿有效。又如，下面這段話是摘自LCDDriverICSSD1289：SDIisshiftedinto8-bitshiftregisteroneveryrisingedgeofSCKintheorderofdatabit7,databit6databit0.意思是：從設(shè)備SSD1289在時(shí)鐘的上升沿接收數(shù)據(jù)，而且是按照從高位到地位的順序接收數(shù)據(jù)的。因此主設(shè)備的SPI時(shí)鐘極性同樣應(yīng)該配置為下降沿有效。時(shí)鐘極性和相位配置正確后，數(shù)據(jù)才能夠被準(zhǔn)確的發(fā)送和接收。因此應(yīng)該對(duì)照從設(shè)備的SPI接口時(shí)序或者Spec文檔說明來正確配置主設(shè)備的時(shí)鐘。IICHYPERLINK/smart_qiang/archive

17、/2009/02/22/1396083.html關(guān)于IIC總線2I2C總線工作原理2.1總線的構(gòu)成及信號(hào)類型I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。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(hào)碼才能工作，所以每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C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（或接收器），這取決于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量?jī)刹糠?，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制

18、量決定該調(diào)整的類別（如對(duì)比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào)，它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單

19、元出現(xiàn)故障。目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機(jī)有：CYGNAL的C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲(chǔ)器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口。I2C(InterIntegratedCircuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80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(gè)組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對(duì)各個(gè)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。可隨時(shí)監(jiān)控

20、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個(gè)參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。1I2C總線特點(diǎn)I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減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。總線的長(zhǎng)度可高達(dá)25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個(gè)組件。I2C總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multimastering)，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。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。I2C總線的時(shí)鐘信號(hào)在I2C總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在SCL時(shí)鐘線上的所有器

21、件的邏輯“與”完成的。SCL線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑瑢⑹筍CL線上所有器件開始并保護(hù)低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不影響SCL線的狀態(tài)，這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號(hào)都變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，低電平期結(jié)束，SCL線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平期的器件又將SCL線拉成低電平。這樣就在SCL線上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘。可見，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(zhǎng)的器件決定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件決定。I2C總線的傳輸協(xié)議與數(shù)據(jù)傳送起始和停止條件在數(shù)據(jù)傳

22、送過程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。在I2C總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號(hào)（也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)）的定義如圖3所示。開始信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)：當(dāng)SCL線為高電平時(shí)，SDA線從低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。開始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號(hào)以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)，其它器件不能再產(chǎn)生開始信號(hào)。主器件在結(jié)束信號(hào)以后退出主器件角色，經(jīng)過一段時(shí)間過，總線被認(rèn)為是空閑的。圖3超始和停止信號(hào)圖數(shù)據(jù)格式I2C總線數(shù)據(jù)傳送采用時(shí)鐘脈沖逐位串行傳送方式，在SCL的低電平期間，SDA線上高、低電平能變化，在高電平期間，SDA上

23、數(shù)據(jù)必須保護(hù)穩(wěn)定，以便接收器采樣接收，時(shí)序如圖4所示。圖4數(shù)據(jù)傳送時(shí)序圖I2C總線發(fā)送器送到SDA線上的每個(gè)字節(jié)必須為8位長(zhǎng)，傳送時(shí)高位在前，低位在后。與之對(duì)應(yīng)，主器件在SCL線上產(chǎn)生8個(gè)脈沖；第9個(gè)脈沖低電平期間，發(fā)送器釋放SDA線，接收器把SDA線拉低，以給出一個(gè)接收確認(rèn)位；第9個(gè)脈沖高電平期間，發(fā)送器收到這個(gè)確認(rèn)位然后開始下一字節(jié)的傳送，下一個(gè)字節(jié)的第一個(gè)脈沖低電平期間接收器釋放SDA。每個(gè)字節(jié)需要9個(gè)脈沖，每次傳送的字節(jié)數(shù)是不受限制的。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是在I2C總線開始信號(hào)后，送出的第一字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位（R/W）。方向位為“0”

24、表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件中；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。格式如下：1010A2A1A0R/W注：前四位固定為1010。開始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位（R/W）決定。發(fā)送完第一個(gè)字節(jié)后再開始發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)。響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)。相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生，當(dāng)主器件發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對(duì)應(yīng)于SCL線上的一個(gè)時(shí)鐘（ACK）認(rèn)可位，此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放SDA線，一字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號(hào)將SDA線拉成低電平，使SD

25、A在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，SDA線返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。通常被尋址的接收器在接收到的每個(gè)字節(jié)后必須產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。當(dāng)從機(jī)不能響應(yīng)從機(jī)地址時(shí)，從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機(jī)然后產(chǎn)生一個(gè)停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。如果從機(jī)接收器響應(yīng)了從機(jī)地址但是在傳輸了一段時(shí)間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機(jī)必須再一次終止傳輸。這個(gè)情況用從機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表示。從機(jī)使數(shù)據(jù)線保持高電平主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起始條件。完整的數(shù)據(jù)傳送過程如圖5所示。圖5完整的數(shù)據(jù)傳送過程I2C總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個(gè)器件不需

26、要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽咯該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中按需提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對(duì)地址作出響應(yīng)，其表現(xiàn)為一個(gè)接收器。3總線基本操作I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)?？偩€必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。參見圖1。圖1串行總線上的數(shù)據(jù)傳送順序3.1控制字節(jié)在起始條件之后，必須是器

27、件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識(shí)別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當(dāng)為1時(shí)為讀操作，為0時(shí)為寫操作。如圖2所示。圖2控制字節(jié)配置3.2寫操作寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對(duì)于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。關(guān)于頁面寫的地址、應(yīng)答和數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序參見圖3。圖3頁面寫3.3讀操作讀操作有三種基本操作：當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。圖4給出的是順序讀的時(shí)序圖。應(yīng)當(dāng)注意的是：最后一個(gè)讀操作的第9個(gè)時(shí)鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機(jī)必須在第9個(gè)周期間發(fā)出停止條件或者在第9個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出

28、停止條件。圖4順序讀4實(shí)例：X24C04與MCS-51單片機(jī)軟硬件的實(shí)現(xiàn)X24C04是XICOR公司的CMOS4096位串行EEPROM，內(nèi)部組織成5128位。16字節(jié)頁面寫。與MCS-51單片機(jī)接口如圖5所示。由于SDA是漏極開路輸出，且可以與任何數(shù)目的漏極開路或集電極開路輸出“線或”（wire-Ored）連接。上拉電阻的選擇可參考X24C04的數(shù)據(jù)手冊(cè)。下面是通過I2C接口對(duì)X24C04進(jìn)行單字節(jié)寫操作的例程。流程圖及源程序如下：圖5X24C04與51單片機(jī)接口；名稱：BSENT；描述：寫字節(jié)；功能：寫一個(gè)字節(jié)；調(diào)用程序：無；輸入?yún)?shù)：A；輸出參數(shù)：無BSEND:MOVR2,#08H；1字

29、節(jié)8位SENDA:CLRP3.2；RLCA；左移一位MOVP3.3,C；寫一位SETBP3.2DJNZR2,SENDA；寫完8個(gè)字節(jié)？CLRP3.2；應(yīng)答信號(hào)SETBP3.3SETBP3.2RET圖6流程圖5結(jié)束語在I2C總線的應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)總結(jié)為以下幾點(diǎn):1）嚴(yán)格按照時(shí)序圖的要求進(jìn)行操作，2）若與口線上帶內(nèi)部上拉電阻的單片機(jī)接口連接，可以不外加上拉電阻。3）程序中為配合相應(yīng)的傳輸速率，在對(duì)口線操作的指令后可用NOP指令加一定的延時(shí)。4）為了減少意外的干擾信號(hào)將EEPROM內(nèi)的數(shù)據(jù)改寫可用外部寫保護(hù)引腳（如果有），或者在EEPROM內(nèi)部沒有用的空間寫入標(biāo)志字，每次上電時(shí)或復(fù)位時(shí)做一次檢測(cè)，

30、判斷EEPROM是否被意外改寫。關(guān)于IIC總線的操作注意事項(xiàng)1、對(duì)IIC總線的一次操作完之后，需要等待一段時(shí)間才能進(jìn)行第二次操作。否則是啟動(dòng)不了總線的：）2、在時(shí)鐘線（SCL）為高電平的時(shí)候，一定不能動(dòng)數(shù)據(jù)線（SDA）狀態(tài)，除非是啟動(dòng)或者結(jié)束總線型號(hào)容量器件/業(yè)面尋址字節(jié)可尋址位模塊24C01128B（1010）（A2）（A1）（A0）（0或1）3128B24C02256B（1010）（A2）（A1）（A0）（0或1）3256B24C04512B（1010）（A2）（A1）（P0）（0或1）22X256B24C081024B（1010）（A2）（P1）（P0）（0或1）14X256B24C16

31、2048B（1010）（P2）（P1）（P0）（0或1）08X256B解析：IIC總線接口器件24C系列非易失性存儲(chǔ)器與89C51接口采用軟件模擬IIC。24C系列存儲(chǔ)器器件地址統(tǒng)一為1010XXXX，不要問為什么，這是廠家出廠的時(shí)候規(guī)定好的了。至于24C的引腳功能和89C51的接口我就不多說了，本文的重點(diǎn)主要是如何應(yīng)用。上面說了，器件的地址字節(jié)的高位是1010，那么低4位呢？先說最后一位吧，最后一位為0的時(shí)候表示89C51要寫數(shù)據(jù)入存儲(chǔ)器，1的時(shí)候表示要從存儲(chǔ)器讀數(shù)據(jù)。還剩下中三位A2，A1和A0。它們的高低電平取決于24C的A2，A1，A0是接高電平還是接地。A2，A1和A0有8個(gè)組合，因

32、此可以擴(kuò)展8個(gè)相同的器件，根據(jù)A2、A1、A0的不同，一樣的器件也會(huì)有不同的地址。那么是不是每一個(gè)24C都可以擴(kuò)展8個(gè)呢？不是的。注意上表，24C01有三個(gè)可尋址位，A2，A1，A0，所以可以擴(kuò)展8個(gè)，24C02也一樣。而04則只可以擴(kuò)展4個(gè)08只可以擴(kuò)展2個(gè)，16就沒有擴(kuò)展了，只可以掛一片24C16。為什么呢？因?yàn)樵L問24C系列除了訪問器件地址外，還要訪問器件內(nèi)的字節(jié)的地址。例如24C01，要對(duì)其操作，就先選選中它的地址，然后操作第一個(gè)字節(jié)或其他字節(jié)，這些字節(jié)也是有地址的，分模塊，用一個(gè)字節(jié)表示，最多可以操作256個(gè)字節(jié)。24C01和24C02不大于256個(gè)字節(jié)，對(duì)其操作就簡(jiǎn)單得多了。但24

33、C04，08和16呢？他們都大于256個(gè)字節(jié)，怎么辦？分模塊。注意到上表的P0，P1，P3沒有？把04分成兩個(gè)模塊，2X256B，08四個(gè)模塊，16就八個(gè)模塊。究竟怎么模塊操作呢？拿24C08為例，有A2P1P0。A2只可以0或1，所以只能擴(kuò)展2個(gè)24C08，其內(nèi)有4個(gè)256字節(jié)的模塊，要操作哪個(gè)模塊取決于P1，P0的組合。例如，24C08的地址字節(jié)為1010000X第一個(gè)字節(jié)地址為0，第256個(gè)地址為255，如果地址字節(jié)是1010001X，那么第256個(gè)字節(jié)的地址為0，第512個(gè)字節(jié)的地址為255。就如此。再用24C08舉例說明如何擴(kuò)展，當(dāng)兩個(gè)24C08的A2腳分別接高電平和地的時(shí)候，就可以

34、了，這樣就擴(kuò)展了，他們的器件地址分別是1010000X和1010100X。當(dāng)要讀第一個(gè)（A2接地）24C08的的第一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)時(shí)候，單片機(jī)先發(fā)送地址字節(jié)10100001；當(dāng)要把數(shù)據(jù)寫進(jìn)第二個(gè)（A2接高電平）24C08的第二個(gè)模塊的時(shí)候，應(yīng)發(fā)送10101010地址字節(jié)。不再說了，再說我瘋了，看程序吧。這是對(duì)24C16操作的例子。*/復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:#include/*全局符號(hào)定義*/#defineWRITE0 xA0/*定義24C016的器件地址SLA和方向位W*/#defineREAD0 xA1/*定義24C04的器件地址SLA和方向位R*/#defineBLOCK_SIZE100/*

35、定義指定字節(jié)個(gè)數(shù)*/#defineucharunsignedchar#defineHIGH1#defineLOW0#defineFALSE0#defineTRUEFALSEsbitSCL=P34;/T0sbitSDA=P35;/T1ucharxdataEAROMImageBLOCK_SIZE=0;/*在外部RAM中定義發(fā)送存儲(chǔ)映象單元*/voiddelayi2c(void);voidI_start(void)SCL=HIGH;delayi2c();SDA=LOW;delayi2c();SCL=LOW;delayi2c();voidI_stop(void)SDA=LOW;delayi2c();S

36、CL=HIGH;delayi2c();SDA=HIGH;delayi2c();SCL=LOW;delayi2c();/初始化voidI_init(void)SCL=LOW;I_stop();bitI_clock(void)bitsample;SCL=HIGH;delayi2c();sample=SDA;SCL=LOW;delayi2c();return(sample);/發(fā)送8位數(shù)據(jù)bitI_send(ucharI_data)uchari;/*發(fā)送8位數(shù)據(jù)*/for(i=0;i8;i+)SDA=(bit)(I_data&0 x80);I_data=I_data1;I_clock();/*請(qǐng)求應(yīng)

37、答信號(hào)ACK*/SDA=HIGH;return(I_clock();/接受8位數(shù)據(jù)ucharI_receive(void)ucharI_data=0;registeruchari;for(i=0;i8;i+)I_data*=2;if(I_clock()I_data+;return(I_data);/應(yīng)答voidI_Ack(void)SDA=LOW;I_clock();SDA=HIGH;voidwait_5ms(void)inti;for(i=0;i1000;i+);/向24C04寫入器件地址和一個(gè)指定的字節(jié)地址。bitE_address(ucharpage,ucharAddress)I_sta

38、rt();if(I_send(WRITE+page)return(I_send(Address);elsereturn(FALSE);/參數(shù)的含義：從第幾個(gè)模塊（不超過3），模塊中第幾個(gè)字節(jié)（不超過255）/寫到RAM映象的第幾個(gè)字節(jié)和讀的長(zhǎng)度bitE_read_block(ucharpage,ucharaddr,uchararraypoint,ucharlongth)uchari;/*從地址0開始讀取數(shù)據(jù)*/if(E_address(page,addr)/*發(fā)送重復(fù)啟動(dòng)信號(hào)*/I_start();if(I_send(READ+page)for(i=0;i=longth;i+)EAROMIma

39、gearraypoint+i=I_receive();if(i!=longth)I_Ack();elseI_clock();I_stop();return(TRUE);elseI_stop();return(FALSE);elseI_stop();return(FALSE);bitE_write_block(ucharpage,ucharaddr,uchararraypoint,ucharlongth)uchari;for(i=addr;i=addr+longth;i+)if(E_address(page,i)&I_send(EAROMImagearraypoint+i-addr)I_stop

40、();wait_5ms();elsereturn(FALSE);return(TRUE);/testvoidmain()EAROMImage39=0 xfe;SCON=0 x5a;TMOD=0 x20;TCON=0 x69;TH1=0 xfd;I_init();/I2C總線初始化P1=0 xFF;if(E_write_block(0,8,39,1)P1=0 xFE;/p10elseif(E_read_block(0,8,55,1)elseP1=P1&0 xFD;if(EAROMImage55=0 xfe)P1=P1&0 x0FB;while(1);HYPERLINK/smart_qiang/archive/2009/