第8章80C51的串行总线扩展单片机原理及应用(C51编程)-李全利-高教出版社

（程序略）
8.3 SPI总线接口及其扩展 由Motorola推出。基本信号3根线:MOSI、 MISO、SCK。传输速率由SCK决定，MOSI为主机 数据输出、MISO为主机数据输入。 另外，主机要发出CS来控制对哪个从芯片进 行通信;某个从芯片的CS信号有效时，能通过 MOSI接收指令或数据，并通过MISO发出数据。 而未被选中的从芯片的MISO为高阻状态。 标准80C51没有SPI接口，可模拟SPI时序。
SDA
SDA
＞4.7μS
SCL 起始信号 S SDA
SCL 停止信号 P
SDA
＞ 4μ S
＞ 4μ S
SCL 应答(“0”)
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SCL 非应答(“1”)
I2C总线典型信号模拟子程序
起始信号 void Start(void) { SDA = 1; SCL = 1; NOP5(); SDA = 0; NOP5(); SCL = 0; }
SDA
＞ 4μ S
SCL 应答(“0”)
发送非应答位“1” void Nack(void) { SDA = 1; SDA SCL = 1; NOP5(); SCL SCL = 0; SDA = 0; }
＞ 4μ S
非应答(“1”)
8.2.3
80C51与AT24C04的接口
AT24C04为内含512字节的串行E2PROM存储器。体积小、 功耗低、占用I/O口线少。
1/0
1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 2
16
16 32 32 64 64 128
2
1 8 8 8 8 8
注：P0位，可以区分页。如AT24C04有2个256字节的页。
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8.2.2
80C51的I2C总线时序模拟
I2C总线典型信号时序模拟
＞4.7μS ＞ 4μ S ＞ 4μ S
器件间连接简单，电路板体积减小，可靠性提高
传输速率高 标准模式： 100Kb/s ，快速模式： 400Kb/s ，高速模 式为3.4Mb/s 支持主/从和多主两种工作方式 标准型 80C51 没有 I2C 总线接口，只能工作于主 / 从方 式（扩展外围从器件）
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I2C总线的数据传输
以AT24CXX系列存储器为例，见下页表。
器件地址表
寻址字节 器件型号 AT24C01A AT24C02 AT24C04 字节容量 固定标识 128 256 512 A2 A2 A2 可编程地址 A1 A1 A1 A0 A0 P0 R/W 1/0 1/0 1/0 1 内部地址 字节数 页面写 字节数 8 8 16 最多可挂 器件数 8 8 4
起始信号S与停止信号P
S SDA P
高电平空闲
SCL 起始信号 S 停止信号 P
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传输时序图
S SDA MSB 从机忙时拉低 SCL S 1 2 7 8 9 ASK 1 2 9 ASK P 或S S 应答 应答 P
SCL由主机控制，从器件仅在自己忙时才拉低SCL线； 字节数据由发送器发出，响应位由接收器发出； SCL高电平，SDA线要稳定，SCL低电平，SDA线允许更新。
写字节
void DS18B20_WByte(uchar dat) { uchar i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; Delay10Us(5);//54 DQ = 1; dat>>=1; } }
8.2 I C总线接口及其扩展
8.2.1 I2C总线基础
只使用RAM命令，操作在线的DS18B20器件
对总线上的多个DS18B20进行识别 主机搜索越限报警的DS18B20器件
RAM操作命令
指令及代码 温度转换 44H 读缓冲器 BEH 写缓冲器 4EH 复制缓冲器 48H 回读E2PROM B8H 读供电方式 B4H 说 明 启动DS18B20开始转换 读缓冲器的9个字节数据 向DS18B20写TH、TL及配置寄存器数据 将缓冲器的TH、TL和配置寄存器值送E2PROM 将E2PROM中的TH、TL和配置寄存器值送缓冲器 检测供电方式：寄生或外接方式
MSB TL TL TH TH 温度值
LSB
E2PROM
配置寄存器：
位： D7 0 D6 R1 D5 R0
7FH，即分辨率为12位—750ms
D4 1 D3 1 D2 1 D1 1 D0
DS18B20的温度格式
二进制采样值 0000 0111 1101 0000 十六进制表示 07D0H
18B20采样值与温度值关系 十进制温度 /℃ +125
SDA SCL SCL SDA SCL SDA SCL 单片机 A 单片机 B SDA SCL SDA SCL SDA RP RP
2
I2C总线架构
+VDD
SRAM或 E2PROM
A/D或 D/A
其它I2C 外围设备
数据线SDA 时钟线SCL
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I2C总线的特点
器件引脚少(2线制)
AT24C08A
AT24C16A AT24C32A AT24C64A AT24C128B AT24C256B AT24C512B
1K
2K 4K 8K 16K 32K 64K 1 0 1 0
A2
P2 A2 A2 A2 A2 A2
P1
P1 A1 A1 A1 A1 A1
P0
P0 A0 A0 A0 A0 A0
0000 0001 1001 0001
0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000
0191H
0008H 0000H FFF8H
+25.0625
+0.5 0 -0.5
1111 1110 0110 1111
1111 1100 1001 0000
FE6FH
FC90H
-25.0625
-55
12位格式
扩展的符号位
S MSB
S
S
S
27
26
25
24
23
22
21
20
2-1
Байду номын сангаас2-2
2-3
2-4 LSB
8.1.2
DS18B20操作命令
ROM操作命令
指令及代码 读ROM 33H 匹配ROM 55H 跳过ROM CCH 搜索ROM F0H 报警搜索 ECH 说 明 读总线上DS18B20的序列号 依序列号访问确定的DS18B20器件
ROM
DQ
温度敏感元件
低温触发器TL 高速缓冲 存储器 高温触发器TH
GND
电 源 检 测
及 一线 总线 接口
VDD
8位CRC生成器
配置寄存器
64位ROM
MSB LSB 0010 1000 48位序列号
1
8位CRC MSB LSB
MSB LSB
高速缓冲存储器
CRC字节 保留 保留 保留 配置寄存器 配置寄存器
字节传送（地址或数据）
发送机数据 SDA MSB 接收机应答 SCL （主机） 起始信号 S 接收机非应答
1
2
8
9 脉冲
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寻址字节
位： D7 D6 D5 D4 器件地址 D3 D2 D1 D0 R/W
主机发送器件地址，总线上的从器件都将这7 位地址码与自己的地址进行比较。如果相同，则 认为自己正被主机寻址。 器件地址由固定部分和可编程部分组成。
单片机发出起始信号S 单片机完成器件寻址读操作 被选中的器件返回确认应答（或非应答） 器件发送数据字节 单片机回复应答 单片机发出停止信号P
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随机读
S 器件寻址写 A 数据地址写 A S 器件寻址读 A Data 1 A „„ Data n A P 注：图中深底色表示主机控制SDA线，白底色表示从器件控制SDA线（但起动位始终由主机控制）。
单片机发出起始信号S 单片机完成器件寻址写操作 被选中的器件返回确认应答（或非应答） 单片机完成片内地址写操作 器件返回确认应答（或非应答） 单片机发送数据字节 器件产生应答 单片机发出停止信号P
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写多字节
S 器件寻址写 A 数据地址写 A Data 1 A „„ Data n A P
读字节
uchar DS18B20_RByte(void) { uchar i=0; uchar dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; dat>>=1; DQ = 1; if(DQ) dat|=0x80; Delay10Us(5);//54 } return(dat); }
用于E2PROM、A/D、D/A、实时时钟等。
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8.3.1 单片机扩展SPI总线的系统结构
对于80C51，主从模式接口电路如下：
P1.0 P1.1 P1.2
89S51
P1.3 P1.4 P1.5
SO CS
SI SCK 1#器件
SO CS
SI SCK 2#器件
SO CS
SI SCK 3#器件
单片机发出起始信号S 单片机完成器件寻址写操作（伪写） 被选中的器件返回确认应答（或非应答） 单片机完成数据地址写操作（伪写） 被选中的器件返回确认应答（或非应答） 单片机完成器件寻址读操作 被选中的器件返回确认应答（或非应答） 器件发送数据字节 单片机产生应答 ------------------单片机发出非应答及停止信号P