總線接口擴展

1、關于總線接口的擴展第一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月總線介紹微機中總線一般有內部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內部總線是微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級的互連；而系統(tǒng)總線是微機中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線，用于插件板一級的互連；外部總線則是微機和外部設備之間的總線，微機作為一種設備，通過該總線和其他設備進行信息與數(shù)據交換，它用于設備一級的互連。 第二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月內部總線 1SPI總線 串行外圍設備接口SPI（serial peripheral interface）總線技術是Motorola公司推出的一種同步串行接口。Motorol

2、a公司生產的絕大多數(shù)MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強，所以，與SPI有關的軟件就相當簡單，使CPU有更多的時間處理其他事務。 2. I2C總線 I2C（Inter-IC）總線10多年前由Philips公司推出，是近年來在微電子通信控制領域廣泛采用的一種新型總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可以有多個I2C總線器件同時接到I2C總線上，通過地址來識別通信對象。 第三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月系統(tǒng)總線1ISA總線 ISA（in

3、dustrial standard architecture）總線標準是IBM 公司1984年為推出PC/AT機而建立的系統(tǒng)總線標準，所以也叫AT總線。它是對XT總線的擴展，以適應8/16位數(shù)據總線要求。它在80286至80486時代應用非常廣泛，以至于現(xiàn)在奔騰機中還保留有ISA總線插槽。ISA總線有98只引腳。 第四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2EISA總線 EISA總線是1988年由Compaq等9家公司聯(lián)合推出的總線標準。它是在ISA總線的基礎上使用雙層插座，在原來ISA總線的98條信號線上又增加了98條信號線，也就是在兩條ISA信號線之間添加一條EISA信號線。在實用

4、中，EISA總線完全兼容ISA總線信號。 第五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3VESA總線 VESA（video electronics standard association）總線是 1992年由60家附件卡制造商聯(lián)合推出的一種局部總線，簡稱為VL(VESA local bus)總線。它的推出為微機系統(tǒng)總線體系結構的革新奠定了基礎。該總線系統(tǒng)考慮到CPU與主存和Cache 的直接相連，通常把這部分總線稱為CPU總線或主總線，其他設備通過VL總線與CPU總線相連，所以VL總線被稱為局部總線。它定義了32位數(shù)據線，且可通過擴展槽擴展到64 位，使用33MHz時鐘頻率，最大傳輸率

5、達132MB/s，可與CPU同步工作。是一種高速、高效的局部總線，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。 第六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月PCI總線 PCI（peripheral component interconnect）總線是當前最流行的總線之一，它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據總線，且可擴展為64位。PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發(fā)讀寫操作，最大傳輸速率可達132MB/s，可同時支持多組外圍設備。 PCI局部總線不能兼容現(xiàn)有的ISA、EISA、MCA（

6、micro channel architecture）總線，但它不受制于處理器，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線。 第七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5Compact PCI 以上所列舉的幾種系統(tǒng)總線一般都用于商用PC機中，在計算機系統(tǒng)總線中，還有另一大類為適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境而設計的系統(tǒng)總線，比如STD總線、 VME總線、PC/104總線等。 Compact PCI的意思是“堅實的PCI”，是當今第一個采用無源總線底板結構的PCI系統(tǒng)，是PCI總線的電氣和軟件標準加歐式卡的工業(yè)組裝標準，是當今最新的一種工業(yè)計算機標準。Compact PCI是在原來PCI總線基礎上改造而來，

7、它利用PCI的優(yōu)點，提供滿足工業(yè)環(huán)境應用要求的高性能核心系統(tǒng)，同時還考慮充分利用傳統(tǒng)的總線產品，如ISA、STD、VME或PC/104來擴充系統(tǒng)的I/O和其他功能 第八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月外部總線1RS-232-C總線 RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一

8、條接收線及一條地線。RS-232-C標準規(guī)定的數(shù)據傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標準規(guī)定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。第九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2RS-485總線 在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串

9、行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯(lián)網構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅動器和32臺接收器。 第十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3IEEE-488總線 上述兩種外部總線是串行總線，而IEEE-488 總線是并行總線接口標準。IEEE-488總線用來連接系統(tǒng)，如微計算機、

10、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線裝配起來。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號，連接方式為總線方式，儀器設備直接并聯(lián)于總線上而不需中介單元，但總線上最多可連接15臺設備。最大傳輸距離為20米，信號傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。 第十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4USB總線 通用串行總線USB（universal serial bus）是由Intel、 Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界著名的計算機和通信公司共同推出的一種新型接口標準。

11、它基于通用連接技術，實現(xiàn)外設的簡單快速連接，達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設范圍的目的。它可以為外設提供電源，而不像普通的使用串、并口的設備需要單獨的供電系統(tǒng)。另外，快速是USB技術的突出特點之一，USB的最高傳輸率可達12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，而且USB還能支持多媒體。 第十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月由于在消費類電子產品、計算機外設、汽車和工業(yè)應用中增加了嵌入式功能，對低成本、高速和高可靠通信介質的要求也不斷增長以滿足這些應用，其結果是越來越多的處理器和控制器用不同類型的總線集成在一起，實現(xiàn)與PC軟件、開發(fā)系統(tǒng)(如仿真器)或網絡中的其它設備

12、進行通信。目前流行的通信一般采用串行或并行模式，而串行模式應用更廣泛。 第十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月串行通信的優(yōu)點串行相比于并行的主要優(yōu)點是要求的線數(shù)較少。 例如，用在汽車工業(yè)中的LIN串行總線只需要一根線來與從屬器件進行通信，Dallas公司的 1-Wire總線只使用一根線來輸送信號和電源。較少的線意味著所需要的控制器引腳較少。集成在一個微控制器中的并行總線一般需要8條或更多的線，線數(shù)的多少取決于設計中地址和數(shù)據的寬度，所以集成一個并行總線的芯片至少需要8個引腳來與外部器件接口，這增加了芯片的總體尺寸。相反地，使用串行總線可以將同樣的芯片集成在一個較小的封裝中。 第十

13、四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月另外，在PCB板設計中并行總線需要更多的線來與其它外設接口，使PCB板面積更大、更復雜，從而增加了硬件成本。此外，工程師還可以很容易地將一個新器件加到一個串行網絡中去，而且不會影響網絡中的其它器件。例如，可以很容易地去掉總線上舊器件并用新的來替代 .第十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月串行總線的故障自診斷和調試也非常簡單，可以很容易地跟蹤網絡中一個有故障的器件并用新器件替換而不會干擾網絡。但另一方面，并行總線比串行速度快。例如，Rambus公司的“Redwood”總線速度可高達6.4GHz，而最高的串行速度不會超過幾個兆赫。 第十

14、六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月常用總線類型比較第十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS-232-C它是由是美國電子工業(yè)協(xié)會/電信工業(yè)協(xié)會(Electronic Industries Association / Telecommunications Industries Association，EIA/TIA)在1969年公布的通信協(xié)議標準。它最初主要用于近距離的DTE和DCE設備之間的通信。后來被廣泛用于計算機的串行接口(COM1、COM2等)與終端或外設之間的近地連接標準。該標準在數(shù)據傳輸速率20Kbps時，最長的通信距離為15米。 EIA/TIA 232有

15、時又被稱作RS-232-C.RS(Recommended Standard)代表推薦標準(EIA制定的標準一般都被冠以RS )，232是標識號，C代表RS-232的最新一次修改。 第十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月DTE英文全稱Data Terminal Equipment，數(shù)字終端設備，指一般的終端或是計算機?？赡苁谴?、中、小型計算機，也可能是一臺只接收數(shù)據的打印機。DCE英文全稱Data Circuit-terminating Equipment，數(shù)字通信設備，通常指調制解調器，多路復用器或數(shù)字設備。 它們主要是用于異步傳輸模式中。它們之間的區(qū)別是DCE一方提供時鐘，DT

16、E不提供時鐘，但它依靠DCE提供的時鐘工作。比如PC機和MODEM之間的連接。PC機就是一個DTE，MODEM是一個DCE。DTE可以從硬件上區(qū)別它的接口為針式，DCE的接口為孔式。第十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月DB9只有9根線，遵循RS232標準。定義如下：DTR,DSR-DTE設備準備好/DCE設備準備好。主流控信號。RTS,CTS-請求發(fā)送/清除發(fā)送。缺省時是DCE向DTE發(fā)送數(shù)據，當DTE決定向DCE發(fā)數(shù)據時，先有效RTS，表示DTE希望向DCE發(fā)送，一般DCE不能馬上轉換收發(fā)狀態(tài)，DTE就通過監(jiān)測CTS是否有效來判斷可否發(fā)送，這樣避免了DTE在DCE未準備好時發(fā)

17、送所導致的數(shù)據丟失。全雙工時，這兩個信號一直有效即可。 第二十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 接收線信號檢出(Received Line detection-RLSD)用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數(shù)據。當本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調成數(shù)字兩數(shù)據后，沿接收數(shù)據線RxD送到終端。此線也叫做數(shù)據載波檢出(Data Carrier dectection-DCD）線。 振鈴指示(Ringing-RI)當MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使

18、該信號有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。第二十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月采用Modem(DCE)和電話網通信時的信號連接 第二十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月采用專用電話線通信第二十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月近距離通信：零Modem 的最簡連線（3線制） 第二十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月零Modem標準連接 第二十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS232的電氣特性電氣特性EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。(1)在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3

19、V-15V 邏輯0(SPACE)= 315V(2)在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓） 3V 15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負電壓)=-3V-15V 第二十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS232和TTL之間的電平轉換第二十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月MAX232第二十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月MAX232連線圖第三十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月雙串口電路原理圖TXDRXDTXDRXD第三十一張，PPT共一百四

20、十八頁，創(chuàng)作于2022年6月由三極管組成的串口電平轉換電路第三十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS-422與RS-485串行接口標準RS-422由RS-232發(fā)展而來，它是為彌補RS-232之不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎上制定了RS-

21、485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領域，仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。 第三十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。 第三十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月通常情況下，發(fā)送驅動器A、B之間的正電平在+2+6V，是一個邏輯

22、狀態(tài)，負電平在-2-6V，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發(fā)送驅動器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。 接收器也作與發(fā)送端相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。參見圖第三十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共一百四

23、十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。下圖右是典型的RS-422四線接口。實際上還有一根信號地線，共5根線。下圖左是其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動器，比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個主設備（Master），其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負載能力是104k+100（終接電阻）。RS-422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據方向，各裝

24、置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）。 第三十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。 RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。 第三十八張，

25、PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS485由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。 而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進， 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備.第三十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)

26、作于2022年6月1英尺=0.3048米4000英尺4000英尺第四十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月RS485/RS422收發(fā)器第四十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月半雙工的RS485網絡第四十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月全雙工的RS485網絡第四十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月SPI同步外設接口(SPI) （Serial Peripheral Interface

27、）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和顯示驅動器之類的慢速外設器件通信。 SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串行數(shù)據傳輸,在主器件的移位脈沖下,數(shù)據按位傳輸,高位在前,低位在后,為全雙工通信,數(shù)據傳輸速度可達到幾Mbps。第四十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件,其接口包括以下四種信號：（1）MOSI 主器件數(shù)據輸出,從器件數(shù)據輸入（2）MISO 主器件數(shù)據輸入,從器件數(shù)據輸出（3）SCLK 時鐘信號,由主器件產生（4）/SS 從器件使能信號,

28、由主器件控制第五十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在點對點的通信中,SPI接口不需要進行尋址操作,且為全雙工通信,顯得簡單高效。在多個從器件的系統(tǒng)中,每個從器件需要獨立的使能信號,硬件上稍微復雜一些。 第五十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月SPI接口在內部硬件實際上是兩個簡單的移位寄存器,傳輸?shù)臄?shù)據為8位,在主器件產生的從器件使能信號和移位脈沖下,按位傳輸,高位在前,低位在后。如下圖所示,在SCLK的下降沿上數(shù)據改變,同時一位數(shù)據被存入移位寄存器。 第五十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十四

29、張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的是方式0和方式3第五十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月SPI總線接口及時序 SPI 模塊為了和外設進行數(shù)據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性（CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進行數(shù)據傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數(shù)據被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數(shù)據被采

30、樣。SPI主模塊和與之通信的外設時鐘相位和極性應該一致。SPI總線接口時序如圖所示。 第五十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月SPI器件舉例第五十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月AT93C46/56/66AT93C46AT93C56AT93C66第六十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月引腳功能第六十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月引腳功能說明Vcc: 電源引腳，+5V。GND: 地線CS：片選信號。當CS=1時，選中芯片； 當CS

31、=0時，不選中芯片且強迫芯片進入等待方式。一旦編程周期啟動，則不管CS的輸入信號是否變?yōu)?，編程周期都會繼續(xù)執(zhí)行直到結束，在編程周期結束之前，如果CS為0，則編程一結束芯片馬上進入等待方式。 在兩條相臨指令執(zhí)行中，CS必須最少產生500NS的低電平，以指明前條指令的結束。在CS 處于0時，內部控制邏輯處于復位狀態(tài)。SK: 串行時鐘,在時鐘的上升沿,操作碼、地址和數(shù)據位進入器件或從器件輸出。DI：串行數(shù)據輸入，用于在串行時鐘SK的同步下輸入起始位，操作碼地址和寫入數(shù)據。DO：數(shù)據輸出端。數(shù)據輸出端DO用于在讀方式中，在串行時鐘SK的同步下輸出讀出的數(shù)據。ORG: 存貯器構造配置端.接VCC時,選

32、擇16位模式;接 GND時,選擇8位模式. 第六十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月指令集指令起始位操作碼讀指定地址中的數(shù)據擦/寫使能,用于所有模式前擦除指定地的數(shù)據,寫1向指定地的數(shù)據寫數(shù)據擦除所有空間將指定數(shù)據寫入所有空間擦/寫禁止第六十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月各模式時序讀時序: 用于從指定的單元中把數(shù)據從高位到低位輸出至DO端,但邏輯0位先于數(shù)據位輸出. 讀指令和數(shù)據的各個位是在時鐘的上升沿發(fā)生變化.第六十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月擦/寫使能時序當上電時,芯片自動處于禁止擦/寫狀態(tài)。該命令用于所有命令的前面，用于啟動允許擦/寫狀

33、態(tài)，直到遇到EWDS命令前，該命令始終有效。第六十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了防止意外的數(shù)據擾動，EWDS用于禁止所有的編程模式，它應該用于所有的編程命令之后，但READ命令獨立于EWEN和EWDS，READ命令可以在任何時間執(zhí)行。禁止擦/寫時序第六十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月地址寫時序 寫指令用于將8位或16位數(shù)據寫入指定的地址中，當在DI上的最后一個數(shù)據位被接收后，啟動自定時的編程周期twp(典型值為3ms)，如果CS在保持最小250ns后變高，那么DO引腳將輸出READY/BUSY狀態(tài)，邏輯0表示寫入過程正在進行（BUSY）。邏輯1表示寫入

34、完畢，準備接收下一步的指令。 如果CS在twp周期后變高，則READY/BUSY狀態(tài)不會被獲取。第六十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月芯片寫指令時序該指令將命令中指定的數(shù)據寫入所有單元。如果CS在保持最小250ns后變高，那么DO引腳將輸出READY/BUSY狀態(tài)，邏輯0表示寫入過程正在進行（BUSY）。邏輯1表示寫入完畢，準備接收下一步的指令。第六十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月地址擦除定時該指令用于將指定地址中的所有數(shù)據位置1。當接收的指令和地址被解碼后，開始自定時的擦除周期，DO引腳輸出READY/BUSY狀態(tài)。第六十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2

35、022年6月芯片擦除指令 該指令用于將芯片中的所有存貯位置1，DO引腳會輸出READY/BUSY狀態(tài)。第七十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月AT93XX控制程序設計P1.0CSP1.1SKP1.2DIP1.3DO8051AT93C46ORG第七十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月總線 I2C(InterIntegrated Circuit)總線: I2C總線產生于在80年代，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備。 I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。I2C總線是由數(shù)據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據。

36、在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，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。第七十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月標準模式器件和快速模式器件連接到I2C 總線I2C總線接口電路結構 第七十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線接口為開漏或開集電極輸出，需加上拉電阻。系統(tǒng)中所有的單片機、外圍器件都將數(shù)據線SDA和時鐘線SCL

37、的同名端相連在一起，總線上的所有節(jié)點都由器件和管腳給定地址。系統(tǒng)中可以直接連接具有I2C總線接口的單片機，也可以通過總線擴展芯片或I/O口的軟件仿真與I2C總線相連。在I2C總線上可以掛接各種類型的外圍器件，如RAM/EEPROM、日歷/時鐘芯片、A/D轉換器、D/A轉換器、以及由I/O口、顯示驅動器構成的各種模塊。 第七十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線上數(shù)據傳送的基本單位為字節(jié)，采用高位在前的格式。主從器件之間一次傳輸?shù)臄?shù)據稱為一幀，由啟動信號、若干個數(shù)據字節(jié)和應答位以及停止信號組成。I2C的主要命令只有讀、寫兩種，雖然讀寫的字節(jié)根據具體器件的不同而不同，但其時序

38、關系不會發(fā)生改變。下位機只要具備I2C的基本時序即可。 這些基本時序包括：啟動、寫字節(jié)、讀字節(jié)、應答位、停止信號，并可以組合成兩個子程序：讀N字節(jié)子程序、寫N字節(jié)子程序。 第七十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別（如對比度、亮度等）及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。 I2C總線在傳送數(shù)據過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。 開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送

39、數(shù)據。 結束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數(shù)據。 應答信號：接收數(shù)據的IC在接收到8bit數(shù)據后，向發(fā)送數(shù)據的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據。 第七十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線的特征第七十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)據傳輸過程舉例第七十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線的位傳輸?shù)诎耸畯垼琍PT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月起始和終止條件第八十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線的數(shù)據傳輸從機發(fā)出應

40、答從機拉低總線,使主機進入等待狀態(tài)接收器發(fā)出應答第八十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線的響應發(fā)送器的數(shù)據輸出接收器的數(shù)據輸出主機發(fā)送的時鐘應答時鐘脈沖第八十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月完整的數(shù)據傳輸過程從機發(fā)接收器發(fā)始終由主機發(fā)出第八十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月可能的數(shù)據傳輸格式第八十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C器件舉例第八十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月AT24C02第八十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月器件地址

41、第八十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月操作模式-寫操作字節(jié)寫頁寫 用頁寫AT24C01 可一次寫入8 個字節(jié)數(shù)據 AT24C02/04/08/16 可以一次寫入16 個字節(jié) 如果在發(fā)送停止信號之前主器件發(fā)送超過頁字節(jié)長度,地址計數(shù)器將自動翻轉先前寫入的數(shù)據被覆蓋第九十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月寫保護 寫保護操作特性可使用戶避免由于不當操作而造成對存儲區(qū)域內部數(shù)據的改寫,當WP 管腳接高時,整個寄存器區(qū)全部被保護起來而變?yōu)橹豢勺x取 AT24C01/02/04/08/16 可以接收從器件地址和字節(jié)地址,但是裝

42、置在接收到第一個數(shù)據字節(jié)后不發(fā)送應答信號從而避免寄存器區(qū)域被編程改寫.第九十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月操作模式-讀操作 對AT24C01/02/04/08/16 讀操作的初始化方式和寫操作時一樣,僅把R/W 位置為1 。有三種不同的讀操作方式：立即地址讀，選擇讀和連續(xù)讀。立即地址讀 AT24C01/02/04/08/16 的地址計數(shù)器內容為最后操作字節(jié)的地址加1，也就是說如果上次讀/寫的操作地址為N ，則立即讀的地址從地址N+1 開始。如果N=E ，這里對24C01 E=127，對24C02 E=255，對24C04，E=511，對24C08 E=1023，對24C16

43、E=2047，則計數(shù)器將翻轉到0 ，且繼續(xù)輸出數(shù)據 AT24C01/02/04/08/16 接收到從器件地址信號后（R/W 位置1），它首先發(fā)送一個應答信號，然后發(fā)送一個8 位字節(jié)數(shù)據。主器件不需發(fā)送一個應答信號但要產生一個停止信號。第九十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月選擇性讀 選擇性讀操作允許主器件對存儲器的任意字節(jié)進行讀操作。主器件首先通過發(fā)送起始信號，從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據的地址，執(zhí)行一個偽寫操作。在AT24C01/02/04/08/16 應答之后，主器件重新發(fā)送起始信號和從器件地址，此時R/W 位置1。AT24C01/02/04/08/16 響應并發(fā)送應答信號

44、，然后輸出所要求的一個8 位字節(jié)數(shù)據，主器件不發(fā)送應答信號，但產生一個停止信號。第九十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月連續(xù)讀 連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動，在AT24C01/02/04/08/16 發(fā)送完一個8 位字節(jié)數(shù)據后，主器件產生一個應答信號來響應，告知AT24C01/02/04/08/16 主器件要求更多的數(shù)據，對應每個主機產生的應答信號，AT24C01/02/04/08/16 將發(fā)送一個8 位數(shù)據字節(jié)，當主器件不發(fā)送應答信號而發(fā)送停止位時結束此操作第九十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月時間參數(shù)定義第九十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于20

45、22年6月第九十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月寫周期定時第九十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月I2C總線的軟件模擬1.產生起始位和停止位 分別用P1.0和P1.1模擬I2C總線的時鐘線和數(shù)據線，則可給時鐘線SCL和數(shù)據線SDA賦值。程序如下： 第九十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.發(fā)送起始條件 當時鐘SCL為高電平時，數(shù)據線SDA從高電平向低電平切換表示起始條件，即啟動I2C總線數(shù)據傳送。模擬時序產生時鐘SCL和SDA發(fā)送的起始條件子程序如下： 使用不同頻率的晶體振蕩器，則要相應增刪程序段中NOP指令的條數(shù)，以滿足時序的要求。 第一百張，P

46、PT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.發(fā)送停止條件 當時鐘SCL為高電平時，數(shù)據線SDA由低電平向高電平切換表示停止條件，即停止I2C總線數(shù)據傳送。模擬時序產生時鐘SCL和SDA發(fā)送的停止條件子程序如下： 使用不同頻率的晶體振蕩器，則要相應增刪程序段中NOP指令的條數(shù)，以滿足時序的要求。 第一百零一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.發(fā)送應答位、非應答位子程序I2C總線上的第9個時鐘脈沖對應于應答位，當該位為低電平表示應答ACK，當該位為高電平表示非應答ACK。 I2C總線的應答位和非應答位如下圖所示。發(fā)送ACK和ACK子程序如下。 SDASCL應答非應答第一百零二張，PP

47、T共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 發(fā)送應答位ACK 由上圖可知，當發(fā)送應答位ACK時，只需將SDA設為低電平、SCL設為高電平，其區(qū)間的長短根據晶振的頻率確定，即改變下列子程序中的NOP數(shù)即可達到要求，發(fā)送ACK子程序如下： 第一百零三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 發(fā)送非應答位 由上圖可知，當發(fā)送非應答位ACK時，只需將SDA設為高電平、SCL設為高電平，其區(qū)間的長短根據晶振的頻率確定，即改變下列子程序中的NOP數(shù)即可達到要求，發(fā)送ACK子程序如下： 第一百零四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.應答位檢查子程序根據I2C總線協(xié)議，在接收到一個

48、字節(jié)后，要發(fā)送一個應答位以供檢查，此時可設置一個標志位表示應答狀態(tài)。當檢查結果為正常應答時，則標志位置0；否則，標志位置1。應答位檢查子程序如下： 第一百零五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月6.字節(jié)數(shù)據發(fā)送子程序根據I2C總線協(xié)議，數(shù)據在時鐘線為低電平時變化，高電平時穩(wěn)定，每一個時鐘脈沖傳送一位。模擬I2C總線的SDA接在并行口線，并口中無移位寄存器，要通過指令完成移位后再從SDA串行輸出。I2C總線的字節(jié)數(shù)據傳送如下圖所示。將待發(fā)送的字節(jié)存于累加器A中，字節(jié)數(shù)據發(fā)送子程序如下： 第一百零六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月字節(jié)數(shù)據發(fā)送子程序第一百零七張，PPT共一百

49、四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月7.字節(jié)數(shù)據接收子程序根據I2C總線協(xié)議，數(shù)據必須在時鐘處于高電平期間，數(shù)據穩(wěn)定時才能讀取數(shù)據，在經過八次的時鐘轉換后，讀出八位即一個字節(jié)數(shù)據。I2C總線起始字節(jié)如下圖所示。將讀出的字節(jié)數(shù)據存于R5中，接收字節(jié)數(shù)據子程序如下： 第一百零八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月接收字節(jié)數(shù)據子程序第一百零九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月8.多個字節(jié)數(shù)據發(fā)送子程序 在完成上述模擬子程序后，根據I2C總線協(xié)議，可編寫多個字節(jié)數(shù)據發(fā)送子程序。要發(fā)送的字節(jié)數(shù)存放在R5中，要發(fā)送的數(shù)據塊的第一個數(shù)據的地址為40H，外圍器件的地址存放在60H中，參考程序如

50、下： 第一百一十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月9.多個字節(jié)數(shù)據接收子程序 根據I2C總線協(xié)議，同樣可編寫多個字節(jié)數(shù)據接收子程序。要接收的字節(jié)數(shù)存放在R5中，要接收的數(shù)據塊存放的首地址為50H，外圍器件的地址存放在60H中，參考程序如下： 第一百一十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1wire總線的基本原理第一百一十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1Wire總線整體結構與特點第一百一十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應用第一百一十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月單總線即只有一根數(shù)據線，系統(tǒng)中的數(shù)據交換、控制都由這根線完

51、成。設備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據線，以允許設備在不發(fā)送數(shù)據時能夠釋放總線，而讓其它設備使用總線，其內部等效電路如圖所示。單總線通常要求外接一個約為4.7k的上拉電阻，這樣，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。主機和從機之間的通信可通過3個步驟完成，分別為初始化1-wire器件、識別1-wire器件和交換數(shù)據。由于它們是主從結構，只有主機呼叫從機時，從機才能應答，因此主機訪問1-wire器件都必須嚴格遵循單總線命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。 說明第一百一十五張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月單總線芯片序列號單總線器件的基本特點就是每個器件都有一個唯一的

52、采用激光刻制的序列號,當有許多單總線器件連接在同一總線時,系統(tǒng)主機可以通過器件的序列號進行器件識別.序列號芯片的分類碼,一共可以有256種不同類型的芯片,如數(shù)字溫度計DS1822的分類碼是10H每類產品可以生產2814千億片.相當于全球人均5萬片.是前面56位的CRC校驗碼.MSBLSB第一百一十六張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月信號方式所有的單總線器件都要遵循嚴格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據的完整性。1-wire協(xié)議定義了復位脈沖、應答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1時序等幾種信號類型。所有的單總線命令序列（初始化，ROM命令，功能命令）都是由這些基本的信號類型組成的。在這些信號中，除了

53、應答脈沖外，其它均由主機發(fā)出同步信號，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據都是字節(jié)的低位在前。第一百一十七張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月信號時序設計原理第一百一十八張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月信號時序設計原理說明總線主機啟動和控制所有1-Wire通信。1-Wire通信波形與脈寬調制類似，因為在數(shù)據位傳輸期間(或時隙(Time slot)是通過寬脈沖(邏輯0)和窄脈沖(邏輯1)發(fā)送數(shù)據的。當總線主機發(fā)出一個預定寬度的“復位”脈沖時，啟動通信過程，并通過該脈沖同步整個總線系統(tǒng)。所有從機都會以一個邏輯低“應答”脈沖來響應復位脈沖。(初始化)寫數(shù)據時，主機首先拉低1-Wire總線

54、以啟動一個時隙，然后保持總線為低(寬脈沖)來發(fā)送邏輯0，或釋放總線(窄脈沖)使總線返回邏輯1狀態(tài)。(寫周期)讀數(shù)據時，主機以窄脈沖方式拉低總線，重新啟動一個時隙。然后從機可以通過導通開漏極輸出并保持線路為低來延長該脈沖，從而返回邏輯0；或保持開漏極的關閉狀態(tài)以允許總線恢復，從而返回邏輯1。(讀周期)大多數(shù)1-Wire器件都支持兩種數(shù)據速率：15kbps標準速率和111kbps高速速率。第一百一十九張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月初始化信號初始化時序，初始化時序包括主機發(fā)出的復位脈沖和從機發(fā)出的應答脈沖。主機通過拉低單總線至少480s產生Tx復位脈沖；然后由主機釋放總線，并進入Rx

55、接收模式。主機釋放總線時，會產生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?，單總線器件檢測到該上升沿后，延時1560s，接著單總線器件通過拉低總線60240s來產生應答脈沖。主機接收到從機的以應答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機就可以開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。 第一百二十張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月初始化時序圖從機檢測上升沿第一百二十一張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月寫時序第一百二十二張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月讀時序第一百二十三張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十四張，PPT共一百四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月命令序列典型的單總線命令序列如下:第一步:初始化第二步:ROM 命令(跟隨需要交換的數(shù)據)第三步:功能命令(跟隨需要交換的數(shù)據) 每次訪問單總線器件必須嚴格遵守這個命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應主機。但是這個準則對于搜索