單片機(jī)原理及接口技術(shù)：第8章 80C51的串行總線擴(kuò)展

2022/11/141第8章80C51的串行總線擴(kuò)展I2C總線及其擴(kuò)展8.1SPI總線接口及其擴(kuò)展8.2串行時鐘日歷芯片DS1302及其接口8.32022/11/1428.1

I2C總線接口及其擴(kuò)展有兩根雙向信號線：數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL

I2C總線架構(gòu)8.1.1I2C總線基礎(chǔ)2022/11/143

I2C總線的特點(diǎn)采用2線制

器件引腳少，器件間連接簡單，電路板體積減小，可靠性提高

傳輸速率高標(biāo)準(zhǔn)模式：100Kb/s，快速模式：400Kb/s，高速模式為3.4Mb/s

支持主/從和多主兩種工作方式標(biāo)準(zhǔn)型80C51沒有I2C總線接口，只能工作于單主方式（擴(kuò)展外圍從器件）

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I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸傳輸時序圖

起始信號S終止信號P2022/11/145字節(jié)傳送與應(yīng)答

尋址字節(jié)

位：D7D6D5D4D3D2D1D0器件地址R/W2022/11/146器件地址表器件型號字節(jié)容量尋址字節(jié)內(nèi)部地址字節(jié)數(shù)頁面寫字節(jié)數(shù)最多可掛器件數(shù)固定標(biāo)識片選R/WAT24C01A1281010A2A1A01/0188AT24C02256A2A1A01/088AT24C04512A2A1P01/0164AT24C08A1KA2P1P01/0162AT24C16A2KP2P1P01/0161AT24C32A4KA2A1A01/02328AT24C64A8KA2A1A01/0328AT24C128B16KA2A1A01/0648AT24C256B32KA2A1A01/0648AT24C512B64KA2A1A01/012882022/11/147

I2C總線典型信號時序模擬8.1.280C51的I2C總線時序模擬2022/11/148

I2C總線典型信號模擬子程序

起始信號STA:SETBSDASETBSCLNOPNOPCLRSDANOPNOPCLRSCLRET

終止信號STP:CLRSDASETBSCLNOPNOPSETBSDANOPNOPCLRSDACLRSCLRET發(fā)應(yīng)答位“0”ASK:CLRSDASETBSCLNOPNOPCLRSCLSETBSDARET發(fā)非應(yīng)答位“1”NAS:SETBSDASETBSCLNOPNOPCLRSCLCLRSDARETSDAEQUP1.7SCLEQUP1.6主程序設(shè)置：2022/11/1498.1.380C51與AT24C02的接口AT24C02為串行E2PROM存儲器。體積小、功耗低、占用I/O口線少，性能價格比高WP：寫保護(hù)控制端，接地時允許寫入。2022/11/1410寫操作過程單片機(jī)發(fā)送起始信號S單片機(jī)發(fā)送控制字節(jié)，釋放SDA線

被選中的器件確認(rèn)是自己地址后，在SDA線產(chǎn)生應(yīng)答單片機(jī)發(fā)送1字節(jié)預(yù)寫入存儲區(qū)首地址器件產(chǎn)生應(yīng)答---單片機(jī)發(fā)出停止信號P

器件進(jìn)入寫周期（10ms內(nèi)結(jié)束）2022/11/1411讀操作過程單片機(jī)發(fā)送起始信號S單片機(jī)發(fā)送控制字節(jié)（偽寫），釋放SDA線

被選中的器件確認(rèn)是自己地址后，在SDA線產(chǎn)生應(yīng)答單片機(jī)發(fā)送1字節(jié)預(yù)讀出存儲區(qū)首地址器件產(chǎn)生應(yīng)答單片機(jī)再發(fā)一次起始信號S和讀控制字節(jié)器件產(chǎn)生應(yīng)答

單片機(jī)讀數(shù)據(jù)、恢復(fù)應(yīng)答----

最后字節(jié)讀完、發(fā)非應(yīng)答、發(fā)停止信號P（程序略）2022/11/14128.2

SPI總線接口及其擴(kuò)展8.2.1單片機(jī)擴(kuò)展SPI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用于E2PROM、A/D、D/A、實(shí)時時鐘等。單片機(jī)可模擬SPI時序。對于80C51，常采用“主MCU+多個從器件”的主從模式

4個引腳2022/11/14138.2.2單片機(jī)SPI總線的時序模擬單片機(jī)讀（從器件輸出）時，在選通有效的情況下，SCK的下降沿時從器件將數(shù)據(jù)放在MISO線上，單片機(jī)延時并采樣MISO線，將數(shù)據(jù)位讀入。然后將SCK置為高電平形成上升沿，數(shù)據(jù)被鎖存。單片機(jī)寫（從器件輸入）操作類似。2022/11/1414【例8-3】單片機(jī)與具有SPI總線接口的E2PROM器件X25F008的接口電路如圖所示。定義單片機(jī)引腳如下：MOSIEQUP1.0SCKEQUP1.1SSEQUP1.2MISOEQUP1.3單片機(jī)讀子程序（讀取字節(jié)在R0中）SPIRD:SETBSCKCLRSSMOVR1,#8RLP:CLRSCKNOPNOPMOVC,MISORLCASETBSCKDJNZR1,RLPMOVR0,ARET（寫程序略）2022/11/1415主要性能8.3串行時鐘日歷芯片DS1302及其接口DS1302，含有實(shí)時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM

8.3.1DS1302的性能與引腳計算2100年之前的秒、分、時、日、星期、月和年，能進(jìn)行閏年調(diào)整；31字節(jié)數(shù)據(jù)RAM；引腳與TTL兼容；工作電流小于300nA，有備份電源和涓流充電能力。2022/11/1416引腳定義

I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳

SCLK：串行時鐘輸入引腳

RST復(fù)位引腳

GND：接地引腳

Vcc1、Vcc2：工作電源、備份電源引腳

X1、X2：晶振接入管腳。晶振頻率為32.768KHz。2022/11/1417命令字格式8.3.2DS1302的操作位：D7D6D5D4D3D2D1D01R/CA4A3A2A1A0R/W

D7位：固定為1R/C位：為0時選擇操作時鐘，為1時選擇操作RAM

A4A3A2A1A0:操作地址

R/W位：為0時進(jìn)行寫操作，為1時進(jìn)行讀操作2022/11/1418單字節(jié)操作寫操作

讀操作

2022/11/1419多字節(jié)操作（突發(fā)模式）

每次寫入或讀出8個字節(jié)時鐘日歷數(shù)據(jù)或31個字節(jié)RAM數(shù)據(jù)。與單字節(jié)時相似，僅需將A0~A4換成“11111”。2022/11/14208.3.3DS1302的寄存器及RAM日歷時鐘相關(guān)寄存器寄存器名命令字節(jié)范圍位內(nèi)容讀寫D7D6D5D4D3D2D1D0秒80H81H00～59CH秒的十位秒的個位分82H83H00～590分的十位分的個位時84H85H01～12或00～2312/240A/PHR小時個位日86H87H01～3100日的十位日的個位月88H89H01～120000/1月的個位星期8AH8BH01～0700000星期幾年8CH8DH00～99年的十位年的個位2022/11/1421注意：1、秒寄存器的CH位：置1，時鐘停振，進(jìn)入低功耗態(tài)；置0，時鐘工作。2、小時寄存器的D7位：置1，12小時制（D5置1表示上午，置0表示下午）；置0，24小時制（此時D5、D4組成小時的十位）。2022/11/1422其它寄存器及RAM

寄存器名命令字節(jié)范圍位內(nèi)容讀寫D7D6D5D4D3D2D1D0寫保護(hù)8EH8FH00H～80HWP0涓流充電90H91H-TCSDSRS時鐘突發(fā)BEHBFH--RAM突發(fā)FEHFFH--RAM0C0HC1H00H～FFHRAM數(shù)據(jù)…

……00H～FFHRAM30FCHFDH00H～FFH2022/11/1423注意：1、WP：寫保護(hù)位：置為1時，寫保護(hù)；置