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1、 I2C 总线接口设计 课程设计报告系 别： 信息科学与技术系 专业班级： 电信 0801 班 学生姓名： 陈 哲 学 号： 20081186032 指导教师： 韩 洁 （课程设计时间：2011 年 12 月 26 日2012 年 01 月 06 日）华中科技大学武昌分校1ARM 嵌入式系统课程设计任务书一、设计（调查报告/论文） 题目课题：I2C 总线接口设计二、设计（调查报告/论文）主要内容编写程序对实验板上 EEPROM 器件 24C08 进行读/写访问。实现从同一地址写入再读出数据，并进行比较，以检测 EEPROM 器件 24C08 和处理器 I2C 接口的工作是否正常。把读写的数据通
2、过串口传到 PC 机用超级终端（或串口助手）显示，把读取的数据用数码管显示或者点阵或者液晶屏进行显示。三、原始资料开发板的原理图和实验参考程序，参考实验讲义和课设讲义一块 ARM 开发板和底板（未焊接）四、要求的设计（调查/论文）成果 使用实验板和板上的IIC EEPROM芯片,实现对EEPROM的读写； 完成实验方案的设计，根据原理图完成硬件的搭建； 可选容量为256字节、1K字节； 实现字节写、页写、当前地址读、随机地址读等功能，并封装成一个个可供用户调用的函数； 显示功能：把读写的数据通过串口传到PC机用超级终端（或串口助手）显示，要求显示班级、姓名和学号；如果用ARM7的开发板，要求把
3、读取的数据用数码管显示，其中能力强的同2学可以通用点阵显示班级和学号；如果用ARM9的开发板，要求用液晶屏显示班级姓名和学号，以及读取的数字。 在实验完成的基础上完成课程设计报告的撰写，按照模板的格式书写，要求有软件流程图和调试过程。五、进程安排1 准备和审题，讲解原理 0.5 天2 系统分析 13 总体设计和硬件的完成 1.54 详细设计（编写代码） 25 调试和测试 36 撰写课程设计报告 17 课程设计成果验收 0.58 正式提交课程设计报告和系统源程序 0.53六、主要参考资料嵌入式系统实验指导书ARM 课程设计讲义I2C 总线接口讲义KS24c08 芯片资料Arm 开发板硬件原理图和
4、底板的硬件原理图74Hc04、74HC573 和 74HC595 芯片资料指导教师（签名）：20 年 月 日4目 录1. 引言 .52. 课程设计目的 .63. 课程设计题目描述和要求 .64. 课程设计报告内容 .74.1 实验原理 .74.2 程序流程图 .114.3 主程序代码 .125. 调试过程及总结 .236. 参考文献 .2451. 引言IIC 即 I2C，是一种总线结构。是作为英特尔 IC 的互补，这种总线类型是由菲利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC 是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作
5、为实施数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。例如：内存中的 SPD 信息,通过 IIC，与 BX 芯片组联系，IIC 存在于英特尔 PIIX4 结构体系中。随着大规模集成电路技术的发展，把 CPU 和一个单独工作系统所必需的ROM、RAM、 I/O 端口、A/D、D/A 等外围电路集成在一个单片内而制成的单片机或微控制器愈来愈方便。目前，世界上许多公司生产单片机，品种很多。其中包括各种字长的 CPU，各种容量的 ROM、RAM 以及功能各异的 I/O 接口电路等等，但是，单片机的品种规格仍然有限，所以只能选用某种单片机来进行扩展。扩展的方法有两种：一种是并行总线，另一种是串行总线。由于
6、串行总线的连线少，结构简单，往往不用专门的母板和插座而直接用导线连接各个设备。因此，采用串行线可大大简化系统的硬件设计。PHILIPS 公司早在十几年前就推出了I2C 串行总线，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决和高低速设备同步等功能。因此，这是一种高性能的串行总线。I2C 总线是各种总线中使用信号线最少，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。因此，使用 I2C 总线设计计算机系统十分方便灵活，体积也小，因而在各类实际应用中得到广泛应用。飞利浦电子公司日前推出新型二选一 I2C 主选择器，可以使两个 I2C 主设备中的任何一个与共享资源连接，广泛适用于从 MP3 播放器到服务器等
7、计算、通信和网络应用领域，从而使制造商和终端用户从中获益。PCA9541 可以使两个 I2C 主设备在互不连接的情况下与同一个从设备相连接，从而简化了设计的复杂性。此外，新产品以单器件替代了 I2C 多个主设备应用中的多个芯片，有效节省了系统成本。62. 课程设计目的1) 通过实验掌握I 2C 串行数据通信协议的使用。2) 掌握EEPROM 器件的读 /写方法。3) 通过实验掌握S3C44B0X 或者S3C2440A 处理器的 I2C 控制器的使3. 课程设计题目描述和要求IIC是PHILPS公司开发的串行总线，用于连接微处理器及其外围设备，具有如下特点：1) 只有两条总线线路，串行数据线SD
8、A、串行时钟线SCL；2) 每个连接到总线的器件都可以用软件根据它唯一地址来识别；3) 传输数据间是简单的主从关系；4) 主机可以用作主机发送器或主机接收器；5) 多主机总线，可以检测冲突；6) 连接到同一总线上的IC数量只受到总线的最大电容400pF的限制；要求编写程序对实验板上 EEPROM 器件24C08 进行读 /写访问。实现从同一地址写入再读出数据，并进行比较，以检测EEPROM 器件24C08 和处理器I 2C 接口的工作是否正常。1) 使用实验板和板上的IIC EEPROM芯片,实现对EEPROM的读写；2) 完成实验方案的设计，根据原理图完成硬件的搭建；3) 可选容量为256字
9、节、1K字节；4) 实现字节写、页写、当前地址读、随机地址读等功能，并封装成一个个可供用户调用的函数；5) 显示功能：把读写的数据通过串口传到PC机用超级终端（或串口助手）显示，要求显示班级、姓名和学号；如果用ARM7的开发板，要求把读取的数据用数码管显示，其中能力强的同学可以通用点阵显示班级和学号；如果用ARM9的开发板，要求用液晶屏显示班级姓名和学号，以及读取的数字。76) 在实验完成的基础上完成课程设计报告的撰写，按照模板的格式书写，要求有软件流程图和调试过程。4. 课程设计报告内容4.1 实验原理1) I2C 接口以及 EEPROMI2C 总线为同步串行数据传输总线，其标准总线传输速率
10、为100kb/s，增强总线可达400kb/s，总线驱动能力为400pF。I 2C 总线可构成多主和主从系统。在多主系统结构中，系统通过硬件或软件仲裁获得总线控制使用权。应用系统中I2C 总线多采用主动结构，即总线上只有一个主控节点，总线上的其他设备都作为从设备。I 2C 总线上的设备寻址由器件地质界现决定，并且通过访问地址最低位来控制读/写方向。目前，通用存储器芯片多位 EEPROM，其常用的协议主要有两线串行连接协议（I2C）和三线串行连接协议。带I 2C总线接口的EEPROM 有许多型号，其中AT24CXXX 系列使用十分普遍，产品包括AT2401/02/04/08/ 等，其容量（字节数页
11、）分别为1288/2568/5128/10248/2048,适用于25V 的低电压操作，具有低功耗和高可靠性等优点。AT24 系列存储器芯片采用COMS 工艺制造，内置有高压泵，可在单电压供电条件下工作，其标准封装为8 引脚DIP 封装形式，如图 1-1 所示。图1-1 AT24 标准封装引脚图各引脚的功能说明如下：8SCL ：串行时钟。遵循ISO/IEC7816 同步协议；漏极开路，需要上拉电阻；在该引脚的上升沿，系统将数据输入到每个EEPROM 器件，在下降沿输出。SDA ：串行数据线。漏极开路，需要上拉电阻；双向串行数据线，漏极开路，可与其他开路器件“线或”。A0,A1,A2 ：器件/页
12、面寻址地址输入端。在AT24C01/02 中，引脚被硬连接。其他AT24Cxx均可接寻址地址线。WP ：读/写保护。接低电平时可对整片空间进行读/写；接高电平时不能对受保护区进行读/ 写。VCC/GND ：5V 的工作电压。2) I2C 总线的读/写控制逻辑 开始条件（START_C）,当SCL 为高电平时，SDA 由高转低，即为开始。 停止条件（STOP_C）,当SCL 为高电平时，SDA 由低转为高，即为停止。 确认信号（ACK）,在接受方应答下，每收到一个字节后便将SDA 电平拉低，表示确认。 数据传送（Read/Write），I2C 总线启动或应答后，在SCL 高电平期间，数据串行传送；在SCL 低电平期间，数据准备，并允许SDA 线上数据电平变换。总线以字节（8位）位单位传送数据，且高有效位（MSB）在前。I2C 数据传送时序如图1-2 所示。9图1-2 I2C 总线信号的时序3) S3C44B0X 处理器I2C 接口A. S3C44B0X I2C 接口简介S3C44B0X 处理器为用户进行应用设计提供了支持多主总线的
