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i2c总线的特点

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标签: I2C

i2c总线的特点:2 I2C 总线使设计人员和厂商都得益.. 3

2.1 设计人员的得益.. 4

2.2 厂商的得益. 5

3 介绍I2C 总线规范 6

4 I2C 总线的概念. 6

5 总体特征.. 7

6 位传输 7

6.1 数据的有效性 7

6.2 起始和停止条件.. 8

7 传输数据.. 9

7.1 字节格式. 9

7.2 响应. 9

8 仲裁和时钟发生. 10

8.1 同步.. 10

8.2 仲裁.. 10

8.3 用时钟同步机制作为握手..11

9 7 位的地址格式.. 12

10 7 位寻址.. 13

10.1 第一个字节的位定义 13

10.1.1 广播呼叫地址. 14

10.1.2 起始字节.. 15

10.1.3 CBUS 的兼容性 16

11 标准模式I2C 总线规范的扩展.. 16

12 快速模式. 17

13 Hs 模式 17

13.1 高速传输 17

13.2 Hs 模式的串行数据传输格式 19

13.3 从F/S 模式切换到Hs 模式以及返回 20

13.4 低速模式中的快速模式器件.. 21

13.5 串行总线系统的混合速度模式. 21

13.5.1 在混合速度总线系统中的F/S 模式传输 22

13.5.2 在混合速度总线系统中的Hs 模式传输.. 22

13.5.3 混合速度总线系统中电桥的时序要求. 24

14 10 位寻址 24

14.1 头两个字节位的定义 24

14.2 10 位寻址的格式 24

14.3 广播呼叫地址和10 位寻址的起始字节 26

15 I/O 级和总线线路的电气规范和时序. 26

15.1 标准和快速模式器件 26

15.2 Hs 模式器件. 28

16 I2C 总线器件到总线线路的电气连接. 30

16.1 标准模式I2C 总线器件电阻Rp 和RS 的最大和最小值. 31

17 应用信息. 33

17.1 快速模式I2C 总线器件的斜率控制输出级.. 33

17.2 快速模式I2C 总线器件的开关上拉电路.. 34

17.3 总线线路的配线方式 34

17.4 快速模式I2C 总线器件电阻Rp 和RS 的最大和最小值. 35

17.5 Hs 模式I2C 总线器件的电阻Rp 和RS 的最大和最小值 35

18 F/S 模式I2C 总线系统的双向电平转换器.. 35

18.1 连接逻辑电平不同的器件.. 36

18.1.1 电平转换器的操作 36

19 Philips 提供的开发工具.. 37

20 支持的文献 37

文档内容节选

I2CInterIntegrated Circuit总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围 设备I2C总线产生于在80年代,最初为音频和视频设备开发,如今主要在服务器管理中 使用,其中包括单个组件状态的通信例如管理员可对各个组件进行查询,以管理系统 的配置或掌握组件的功能状态,如电源和系统风扇可随时监控内存硬盘网络系 统温度等多个参数,增加了系统的安全性,方便了管理   1  I2C总线特点   I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性由于接口直接在组件之上,因此I2C总线占 用的空间非常小,减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,降低了互联成本总线的长 度可高达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件I2C总线的另一个优 点是,它支持多主控multimastering, 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线一个主控能够控制信号的传输 和时钟频率当然,在任何时间点上只能有一个主控   2  I2C总线工作原理   21 总线的构成及信号类型   I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线,可发送和接收数据在C......

I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围 设备。I2C总线产生于在80年代,最初为音频和视频设备开发,如今主要在服务器管理中 使用,其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询,以管理系统 的配置或掌握组件的功能状态,如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系 统温度等多个参数,增加了系统的安全性,方便了管理。   1  I2C总线特点   I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上,因此I2C总线占 用的空间非常小,减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,降低了互联成本。总线的长 度可高达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优 点是,它支持多主控(multimastering), 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输 和时钟频率。当然,在任何时间点上只能有一个主控。   2  I2C总线工作原理   2.1 总线的构成及信号类型   I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线,可发送和接收数据。在CPU与被控IC 之间、IC与IC之间进行双向传送,最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条 总线上,但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作,所以每个电路和模块都有唯 一的地址,在信息的传输过程中,I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器 ),又是发送器(或接收器),这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地 址码和控制量两部分,地址码用来选址,即接通需要控制的电路,确定控制的种类;控 制量决定该调整的类别(如对比度、亮度等)及需要调整的量。这样,各控制电路虽然 挂在同一条总线上,却彼此独立,互不相关。   I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号, 它们分别是:开始信号、结束信号和应答信号。   开始信号:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。   结束信号:SCL为低电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。   应答信号:接收数据的IC在接收到8bit数据后,向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲 ,表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后,等待受控单元发出一个应答信号, CPU接收到应答信号后,根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号 ,由判断为受控单元出现故障。   目前有很多半导体集成电路上都集成了I2C接口。带有I2C接口的单片机有:CYGNAL的 C8051F0XX系列,PHILIPSP87LPC7XX系列,MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外围器件 如存储器、监控芯片等也提供I2C接口。   3  总线基本操作   I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上,则定义为发送器,器件接收数据 则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。 总线必须由主器件(通常为微控制器)控制,主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传 输方向,并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变 ,SCL为高电平的期间,SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。参见图1。 |  | | |[pic] | | |图1 串行总线上的数据传送顺序 | | | | | |  3.1 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,EEPROM一般应为1010),接着三 | | |位为片选,最后一位为读写位,当为1时为读操作,为0时为写操作。如 | | |图2所示。 | | |[pic] | | |图2 控制字节配置 | | | | | |  3.2 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。关于页面写的地址、应答和数据传送的时序参 | | |见图3。   | | |[pic] | | |图3 页面写 | | |3.3 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。图4给出的是顺| | |序读的时序图。应当注意的是:最后一个读操作的第9个时钟周期不是“ | | |不关心”。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。 | | |[pic] | | |图4 顺序读 | | |  4  实例:X24C04与MCS-51单片机软硬件的实现 | | |  X24C04是XICOR公司的CMOS | | |4096位串行EEPROM,内部组织成512×8位。16字节页面写。与MCS-51单片| | |机接口如图5所示。由于SDA是漏极开路输出,且可以与任何数目的漏极 | | |开路或集电极 开路输出“线或”(wire-Ored)连接。上拉电阻的选择可 | | |参考X24C04的数据手册。下面是通过I2C接口对X24C04进行单字节写操作| | |的例程。流程图及源程序如下:   | | |[pic] | | |图5 X24C04与51单片机接口 | |
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