I2C总线24C08.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,I,2,C,总线、,24C08,存储器,I,2,C,总线,I,2,C,总线（,Inter Integrated Circuit Bus,）：是,Philips,公司推出的串行总线标准（为二线制）。总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻址，是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。,I,2,C,总线工作原理,串行数据线,SDA,和串行时钟线,SCL,构成的，可发送和接收数据。,所有挂接在,I,2,C,总线上的器件和接口电路都应具有,I,2,C,总线接口，且所有的,SDA/SCL,同名端相连。总线上所有器件要依靠,SDA,发送的地址信号寻址，不需要片选线。,特点：组成系统结构简单，占用空间小，芯片管脚的数量少，无需片选信号，价格低。允许若干兼容器件共享总线，应用比较广泛。总线的长度可达,7.6m,，传送速度可达,400kbps,，标准速率为,100kbps,。支持多个组件。支持多主控器件（某时刻只能有一个主控器件）。,I,2,C,总线上所有设备的,SDA,SCL,引脚必须外接上拉电阻。,I,2,C,总线工作原理,典型的,I,2,C,总线系统结构，如图所示。,I,2,C,总线上可以挂接多个器件，其中每个器件必须都支持,I,2,C,总线通信协议。,典型的,I,2,C,总线系统结构,I,2,C,总线器件的寻址方式,由于所有器件都通过,SCL,和,SDA,连接在,I,2,C,总线上，因此，主器件在进行数据传输前需要通过寻址，选择需要通信的从器件。,I,2,C,总线上所有外围器件都需要有唯一的,7,位地址，由器件地址和引脚地址两部分组成。,器件地址是,I,2,C,器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定，不可更改。,引脚地址是由,I,2,C,总线外围器件的地址引脚（,A2,，,A1,，,A0,）决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。,I,2,C,总线接口,EEPROM,存储器,目前，市场上,I,2,C,总线接口器件有多种，例如,A/D,转换器、,D/A,转换器（,PCF8591,）、时钟芯片和存储器（,24C08,）等。这里以典型的,I,2,C,总线接口的存储器为例进行介绍。,I,2,C,总线接口,EEPROM,存储器是一种采用,I,2,C,总线接口的,串行总线存储器，这类存储器具有,体积小、引脚少、功耗低、工作电压范围宽等特点,。,目前，,Atmel,、,MicroChip,、,National,等公司均提供各种型号的,I,2,C,总线接口的,串行,EEPROM,存储器,。,在,单片机系统中使用较多的,EEPROM,存储器是,24,系列串行,EEPROM,。其具有型号多、容量大、支持,I,2,C,总线协议、占用单片机,I/O,端口少，芯片扩展方便、读写简单等优点。,AT24C08,的引脚结构,AT24C01,：,128,字节（,128,8,位）；,AT24C02,：,256,字节（,256,8,位）；,AT24C04,：,512,字节（,512,8,位）,AT24C08,：,1K,字节（,1K,8,位）；,AT24C16,：,2K,字节（,2K,8,位）；,AT24C32 4K,字节（,4KX8,位）,C51,模拟,I,2,C,总线协议,在实际应用中，往往遇到所使用的单片机没有,I,2,C,总线接口，例如典型的,51,系列单片机。为了让此类单片机用于操作,I,2,C,总线器件的能力，需要在程序模拟,I,2,C,总线数据传输协议。,I,2,C,总线概述,I,2,C,总线采用两线制，由数据线,SDA,和时钟线,SCL,构成。,I,2,C,总线对数据通信时序进行了严格的定义。,I,2,C,总线数据操作,在,I,2,C,总线上，数据是伴随着时钟脉冲，一位一位地传送的，数据位由低到高传送，每位数据占一个时钟脉冲。,I,2,C,总线上的在时钟线,SCL,高电平期间，数据线,SDA,的状态就表示要传送的数据，高电平为数据,1,，低电平为数据,0,。在数据传送时，,SDA,上数据的改变在时钟线为低电平时完成，而,SCL,为高电平时，,SDA,必须保持稳定，否则,SDA,上的变化会被当作起始或终止信号而致使数据传输停止。,I,2,C,总线数据操作,I2C,总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、停止信号和应答信号。,开始信号：,SCL,保持高电平的状态下，,SDA,出现下降沿。出现开始信号以后，总线被认为“忙”。,停止信号：,SCL,保持高电平的状态下，,SDA,出现上升沿。停止信号过后，总线被认为“空闲”。,应答信号：,接收数据的器件在接收到,8,位数据后，向发送数据的器件发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。,总线空闲：,SCL,和,SDA,都保持高电平。,总线忙：,在数据传送开始以后，,SCL,为高电平的时候，,SDA的数据必须保持稳定，只有当,SCL,为低电平的时候才允许,SDA,上的数据改变。,I,2,C,协议起始信号时序,起始信号时序,起始信号用于开始,I2C,总线通信。其中，起始信号是在时钟线,SCL,为高电平,期间，数据,SDA,上高电平向低电平变化的下降沿信号。起始信号出现以后，,才可以进行后续的,I2C,总线寻址或数据传输等,I,2,C,协议终止信号时序,终止信号用于终止,I,2,C,总线通信。其中，终止信号是在时钟线,SCL,为高电平期间，数据线,SDA,上低电平到高电平变化的上升沿信号。终止信号一出现，所有,I,2,C,总线操作都结束，并释放总线控制权。终止信号的时序，,终止信号时序,I2,C,协议应答信号时序,应答信号用于表明,I,2,C,总线数据传输的结束。,I,2,C,总线数据传送时，一个字节数据传送完毕后都必须由主器件产生应答信号。主器件在第,9,个时钟位上释放数据总线,SDA,，使其处于高电平状态，此时从器件输出低电平拉低数据总线,SDA,为应答信号。应答信号的时序，如图所示。,应答信号时序,I,2,C,总线的传送格式,I,2,C,总线的传送格式为主从式，对系统中的某一器件来说有四种工作方式：主发送方式、从发送方式、主接收方式、从接收方式。,只讲,主发送从接收（单片机发送,24C08,接收）,主器件产生开始信号以后，发送的第一个字节为控制字节。前七位为从器件的地址片选信号。最低位为数据传送方向位（高电平表示读从器件，低电平表示写从器件），然后发送一个选择从器件片内地址的字节，来决定开始读写数据的起始地址。接着再发送数据字节，可以是单字节数据，也可以是一组数据，由主器件来决定。从器件每接收到一个字节以后，都要返回一个应答信号（,ASK=0,）。,主器件在应答时钟周期高电平期间释放,SDA,线，转由从器件控制，从器件在这个时钟周期的高电平期间必须拉低,SDA,线，并使之为稳定的低电平，作为有效的应答信号。,控制字节,在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中，高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，,E,2,PROM,为,1010,），接着三位为片选，最低位为读写控制位，为“,1”,时为读操作，为“,0”,时为写操作。如下图所示。,写操作,写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写，根据芯片的一次装载的字节不同有所不同。页面写的地址、应答和数据传送的时序如下图所示。,读操作,读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。下图给出的是顺序读的时序图。应当注意的是，为了结束读操作，主机必须在第,9,个周期间发出停止条件或者在第,9,个时钟周期内保持,SDA,为高电平，然后发出停止条件,。,I,2,C,协议起始信号时序,起始信号时序,起始信号用于开始,I2C,总线通信。其中，起始信号是在时钟线,SCL,为高电平,期间，数据,SDA,上高电平向低电平变化的下降沿信号。起始信号出现以后，,才可以进行后续的,I2C,总线寻址或数据传输等,void start()/,开始位,SDA=1;/SDA,初始化为高电平,“,1,”,SCL=1;/,开始数据传送时，要求,SCL,为高电平,“,1,”,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SDA=0;/SDA,的下降沿被认为是开始信号,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SCL=0;/SCL,为低电平时，,SDA,上数据才允许变化,(,即允许以后的数据传递）,I,2,C,协议终止信号时序,终止信号用于终止,I,2,C,总线通信。其中，终止信号是在时钟线,SCL,为高电平期间，数据线,SDA,上低电平到高电平变化的上升沿信号。终止信号一出现，所有,I,2,C,总线操作都结束，并释放总线控制权。终止信号的时序，,终止信号时序,void stop()/,停止位,SDA=0;/SDA,初始化为低电平,“,0,”,SCL=1;/,结束数据传送时，要求,SCL,为高电平,“,1,”,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SDA=1;/SDA,的上升沿被认为是结束信号,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SDA=0;,SCL=0;,I,2,C,协议应答信号时序,应答信号用于表明,I,2,C,总线数据传输的结束。,I,2,C,总线数据传送时，一个字节数据传送完毕后都必须由主器件产生应答信号。主器件在第,9,个时钟位上释放数据总线,SDA,，使其处于高电平状态，此时从器件输出低电平拉低数据总线,SDA,为应答信号。应答信号的时序，如图所示。,应答信号时序,bit Ask()/,检测应答,bit,ack_bit,;/,储存应答位,SDA=1;/,发送设备（主机）,/,应在时钟脉冲的高电平期间,(SCL=1),释放,SDA,线，,/,以让,SDA,线转由接收设备,(AT24Cxx),控制,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SCL=1;/,根据上述规定，,SCL,应为高电平,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,ack_bit,=SDA;/,接受设备（,AT24Cxx),向,SDA,送低电平，,/,表示已经接收到一个字节,/,若送高电平，表示没有接收到，传送异常 结束发送,SCL=0;/SCL,为低电平时，,/SDA,上数据才允许变化,(,即允许以后的数据传递）,return,ack_bit,;/,返回,AT24Cxx,应答位,写操作,写操作分为字节写和页面写两种操作，在字节写模式下 主器件发送起始命令和从器件地址信息,R/W,位置零 给从器件 在从器件产生,应答信号后 主器件发送,16,的字节地址 主器件在收到从器件的另一个应答信号后 再发送数据到被寻址的存储单元 再次应答 并在主器件产生停止信号后,开始内部数据的擦写 在内部擦写过程中 从器件不再应答主器件的任何请求,void,WriteCurrent(unsigned,char y),start,（）；,unsigned char i;,for(i,=0;i 8;i+)/,循环移入,8,个位,SDA=(bit)(y /,通过按位,“,与,”,运算将最高位数据送到,S/,因为传送时高位在前，低位在后,_nop,_();/,等待一个机器周期,SCL=1;/,在,SCL,的上升沿将数据写入,AT24Cxx,_,nop,_();/,等待一个机器周期,_,nop,_();/,等待一个机器周期,SCL=0;/,将,SCL,重新置为低电平，以在,SC,线形成传送数据所需的个脉冲,y=1;/,将,y,中的各二进位向左移一位,读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。下图给出的是顺序读的时序图。应当注意的是，为了结束读操作，主机必须在第,9,个周期间发出停止条件或者在第,9,个时钟周期内保持,SDA,为高电平，然后发出停止条件,。,unsigned char,ReadData,()/,从,AT24Cxx,移入数据到,MCU,unsigned char i;,unsigned char x;/,储存从,AT24Cxx,中读出的数据,for(i,=0;i 8;i+),SCL=1;/SCL,置为高电平,x=1;/,将,x,中的各二进位向左移一位,x|=(unsigned,char)SDA,;/,将,SDA,上的数据通过按位,“,或,“,运算存入,x,中,SCL=0;/,在,SCL,的下降沿读出数据,return(x,);/,将读取的数据返回,unsigned char,ReadCurrent,(),unsigned char x;,start();/,开始数据传递,WriteCurrent(OP_READ,);,/,选择要操作的,AT24Cxx,芯片，,/,并告知要读其数据,Ask();,x=,ReadData,();/,将读取的数据存入,x,stop();/,停止数据传递,return x;/,返回读取的数据,