常用数据传输接口

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1、常用数据传输接口本章主要介绍I2C，SPI和1-wire三种传输总线的传输协议及过程，为了便于大家对三种传输总线的理解，笔者针对每种传输总线分别介绍了AT24C02，DS1302和DS18B20三款芯片的使用方法和应用过程。12.1I2C总线AT24C02设计12.1.1I2C总线概述I2C总线全称是Inter-IntegratedCircuit总线，有时也写为IIC总线，由菲利普公司推出，是广泛采用的一种新型总线标准，也是同步通信的一种通信形式。具有接口线少、占用的空间非常小、控制简单、通信速率较高等优点。所有与I2C兼容的器件都具有标准的接口，可以把多个I2C总线器件同时接入I2

2、C总线上，通过地址来识别通信对象，使它们可以经由I2C总线相互直接通信。12.1.2I2C总线硬件结构图图12.1.1I2C总线系统的硬件结构图12.1.3I2C总线通信时序I2C总线上进行一次数据通信的时序图12.1.2所示。图12.1.2I2C总线进行一次数据通信的时序图12.1.4数据位的有效性规定图12.1.4I2C总线数据位有效性规定12.1.5发送启动信号图12.1.5I2C总线启动信号时序图12.1.6发送寻址信号器件地址有7位和10位两种，这里只介绍7位地址寻址方式。在I2C总线开始信号后，再发送寻址信号。送出的第一个字节数据是SLA寻址字节，用来选择从器件地址的，其

3、中前7位为地址码，第8位为方向位(R/)。12.1.7应答信号规定图12.1.6I2C总线应答信号时序图12.1.8数据传输数据传输的过程如下：（1）假设器件A要向器件B发送信息：器件A（主机）寻址器件B（从机）器件A（主机—发送器）发送数据到器件B（从机—接收器）器件A终止传输（2）假设器件A要读取器件B中的信息：器件A（主机）寻址器件B（从机）器件A（主机—接收器）从器件B（从机—发送器）接收数据器件A终止传输12.1.9非应答信号规定当主机为接收设备时，主机对最后一个字节不应答，以向发送设备表示数据传送结束。12.1.10发送停止信号图12.1.7I2C总线停止信号时序图12.

4、2单片机模拟I2C总线通信在单片机模拟I2C总线通信时，需要调用一些函数构建相应的时序。这些函数有：总线初始化、启动信号、应答信号、停止信号、写一个字节、读一个字节。12.3AT24C02的基础知识具有I2C总线接口的EEPROM很多，在此就仅介绍ATMEL公司生产的AT24C系列EEPROM，其主要型号AT24C01/02/04/08/16等，其对应的存储容量分别为128x8/256x8/512x8/1024x8/2048x8。采用这类芯片可以解决掉电数据丢失的问题，可以对保存的数据保持100年，并可以擦除10万次以上。12.3.1AT24C02引脚配置与引脚功能图12.3.1AT

5、24C02芯片实物图和管脚图12.3.2AT24C02的特性与400KHzI2C总线兼容1.8到6.0伏电压范围低功耗CMOS技术写保护功能：当WP位高电平时进行写保护状态页写缓冲器自定时擦除写周期1,000,000编程/擦除周期可保存数据100年8脚DIP、SOIC或TSSOP封装温度范围：商业级、工业级和汽车级12.3.3AT24C02管脚描述图12.3.2单片机与AT24C02连接的电路图AT24C02管脚功能描述表12.3.1AT24C02管脚功能描述12.4AT24C02的应用实例12.4.1设计要求采用定时中断方式，设计一个0~59s变化的秒表，将每次显示在数码管上的时间

6、（0~59）存入AT24C02。图12.4.1基于AT24C02的秒表设计原理图12.5SPI总线DS1302实时时钟设计12.5.1SPI总线简介SPI是英文SerialPeripheralInterface的缩写，中文意思是串行外围设备接口。SPI接口是Motorola首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（MasterSlave）架构；支持多Slave模式应用，一般仅支持单Master。时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSBfirst）；SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。图

7、12.5.1SPI主从机接口连接图12.5.2接口定义数据传输图12.5.2SPI信号传输示意图接口定义数据传输表12.5.1SPI的4根信号线功能表图12.5.3多个SPI从设备级联图图12.5.4多个SPI从设备独立连接图要注意的是：SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样的传输方式有个优点：与普通的串行通信相比，SPI允许数据一位一位地传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制