《单片机C语言程序设计 教学课件 ppt 作者 侯殿有 4.14》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机C语言程序设计 教学课件 ppt 作者 侯殿有 4.14（126页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十四章 MCS-51与其他常用芯片接口,14.1 MCS-51单片机与C总线芯片接口,单片机应用系统中，带有C总线接口的电路使用越来越多，采用C总线接口的器件连接线和引脚数目少，成本低。与单片机连接简单，结构紧凑，在总线上增加器件不影响系统的正常工作，系统修改和可扩展性好，即使工作时钟不同的器件也可以直接连接到总线上，使用起来很方便，但软件程序稍复杂，速度受系统主频和连接器件的多少影响。,14.1.1 总线简介,1C总线的主要特点 C总线是由PHILIPS公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即在连接于总线上器件之间传送信息。这种总线的主要特点有： (1) 总线只有两根线
2、，即串行时钟线（SCL）和串行数据线 (SDA)，这在设计中大大减少了硬件接口。 (2) 每个连接到总线上的器件都有一个用于识别的器件地址，器件地址由芯片内部硬件电路和外部地址引脚同时决定，避免了片选线的连接方法，并建立了简单的主从关系，每个器件既可以作为发送器，又可以作为接收器。,(3) 同步时钟允许器件用不同的波特率进行通信。 (4) 同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手信号。 (5) 串行数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。,1,C总线的主要特点,2C总线的基本结构 C总线是由数据线SAD和时钟线
3、SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。各种采用C总线标准的器件均并联在总线上，每个器件内部都有C接口电路，用于实现与C总线的连接，结构形式如图14.1所示。 每个器件都有唯一的地址，器件两两之间都可以进行信息传送。当某个器件向总线上发送信息时，他就是发送器（也叫主控制器），而当其从总线上接受信息时，它又称为接收器（又叫从控制器）。在信息的传输过程中，主控制器发送的信号分为器件地址码、器件单元地址和数据3部分，其中器件地址码用来选择从控制器，确定操作的类型（是发送信息还是接受信息）；器件单元地址用于选择器件内部的单元；数据是在各器件间传递的信息。处理过程就像打电话一样，只有拨通号码才能进行信息
4、交流。各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。,3C总线信息传送 C总线没有进行信息传送时，数据线SDA和时钟线SCL都为高电平。当主控制器向某个器件传送信息时，首先应向总线传送开始信号，开始信号和结束信号规定如下： 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为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。 开始信号和结束信号之间传送的是信息，信息的字节没有限制但是每个字节必须为8位，高位在前，低位在后。数据线SDA上每一位信息状态的改变只能发生在时钟线SCL为低电平的期间，因为SCL为高电平的期间SDA状态的改变已经被用来表示
5、开始信号和结束信号。,每个字节后面必须接收一个应答信号ACK，ACK是从控制器在接收到8 位数据后向主控制器发出的特定的低电平脉冲，用以表示已收到数据，主控制器接收到应答信号ACK后，可根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到ACK，则判断为从控制器出现故障，具体情况如图14.2所示。,主控制器每次传送的信息的第一个字节必须是器件地址码，第二个字节为器件单元地址，用于实现选择所操作的器件的内部单元，从第三个字节开始为传送的数据。其中器件地址码格式如下：,4C总线读、写操作时序 （1）指定单元读 该操作从所选器件指定地址读，读的字节数不限，格式如下，见图14.3：,图14-3中，只给出读
6、一个字节SDA的时序，当SCL为高，SDA也为高时，C向总线写第一个字节数据，1010是器件的类型，是EPROM，LSB=0是写命令，接到ACK应答后，再发一字节数据，这个数据是EPROM内的单元地址；再接到ACK后，发一个读命令，此命令LSB=1，然后收到ACK后就可以从SDA线上串行读出数据，收到一个完整字节后不用等ACK，直接发低电平结束本次操作，注意，读操作完后没有ACK。,（2）指定单元写 该操作从所选器件当前地址写，写的字节数不限，格式如下，见图14.4：,图14-4中，只给出写一个字节SDA的时序，当SCL为高，SDA也为高时，C向总线写第一个字节数据，1010是器件的类型，是E
7、PROM，LSB=0是写命令，接到ACK应答后，再发一字节数据，这个数据是EPROM内的单元地址；再接到ACK后，发一个字节数据，将数据写入EPROM内的单元地址。发完一个完整字节后等ACK，收到ACK后发低电平结束本次写操作。,14.1.2 C总线与MCS-51单片机接口,这里通过串行EEPROM电路CAT24WCXX与MCS-51单片机接口来介绍C总线的使用。 1串行EEPROM电路CAT24WCXX系列概述 CAT24WCXX系列是美国CATALYST公司出品的，包含1256K位，支持C总线数据传送协议的串行CMOS EEPROM芯片，可用电擦除，可编程自定义写周期，自动擦除时间不超过1
8、0ms，典型时间为5ms。,CAT24WCXX 系列包含CAT24W01/02/04/08/16/32/64/128/256共8 种芯片，容量分别为1、2、3、4、8、16、32、64、128、256KB。串行EEPROM一般具有两种写入方式，一种是字节写入方式，还有一种是页写入方式。允许在一个写周期内同时对一个字节到一页的若干字节的编程写入，一页的大小取决于芯片的内寄存器的大小。其中CAT24WC01具有8 字节数据的页面写能，CAT24WC02/04/08/16具有16字节数据的页面写能力，CAT24WC32/64具有32 字节的数据的页面写能力，CAT24WC128/256具有64字节数
9、据的页面写能力。,2CAT24WCXX的引脚 CAT24WCXX系列 EEPROM提供标准的8 脚DIP 封装和8 脚表面的SOIC封装。CAT24WC01/02/04/08/16/32/64、CAT24WC128、CAT24WC256 管脚排列图分别如图14.5（a）、(b)、（C）所示。,其中：SCL，串行时钟线。这是一个输入管脚，用于形成器件所有数据发送或接收的时钟。 SDA：串行数据线，它是一个双向传输线，用于传送地址和所有数据的发送或接收。 它是一个漏极开路端，要求接一个上拉电阻到VCC端（速率为100KHZ时电阻为10K，400KHZ是为1K，对于一般的数据传输，仅在SCL为低电平
10、期间SDA才允许变化。SCL为高电平时，留给开始信号START和停止信号STOP。 A0、A1、A2：器件地址输入端。这些输入端用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0（CAT24WC01除外）。 WP：写保护。如果WP管脚连接到VCC，所有的内容都被写保护（只能读）。当WP 管脚连接到VSS或悬空，允许对器件进行正常的读/写操作。,VCC：电源 Vss：地线。 3CAT24WCXX的器件地址 CAT24WCXX的器件地址的高4位 D7D4固定为1010，接下来的3位D3D1（A2、A1、A0）为器件的片选地址位或作为存储器页地址选择位，用来定义哪个器件以及器件的哪个部分被主器
11、件访问，在C总线上最多可以连接8 个CAT24WC01/02，4 个CAT24WC04， 2 个CAT24WC08， 1个CAT24WC16， 8个CAT24WC32/64，1个CAT24WC128，4个CAT24WC256器件到同一条总线上，片选地址必须与硬件连接线输入脚A2、A1、A0相对应。1个CAT24WC16/128可单独被系统寻址。器件地址的最低位D0为读写控制位，D0=1表示对器件进行读操作，D0=0表示对器件进行写操作。,在主器件上发送起始信号和从器件地址字节后， CAT24WCXX监视总线并当其地址与发送的从地址相符时响应一个应答信号（通过SDA线）。CAT24WCXX再根据
12、读写控制位（R/W）的状态进行读或者写操作。CAT24WCXX的器件地址的具体情况见表14.1，表中A0、 A1 和A2对应器件的管脚1、2、和3，a8、a9、a10对应为页地址选择位。,4页写 CAT24WCXX的按字节读/写操作14.1节中已做介绍，这里对CAT24WCXX按页读写做简单介绍。 按字节读/写操作模式下，CAT24WXX一次可写入1个字节数据，页写操作的启动和字节一样。不同的是在于传送了一个字节数据后并不产生停止信号，而是继续传送下一个字节。每发送一个字节数据后CAT24WCXX产生一个应答位，且内部地址加1，若在发送停止信号之前主器件发送数据超过一页字节，地址计数器将自动翻
13、转，先前写入的数据被覆盖。 接收到一页字节数据和主器件发送的停止信号后，CAT24WXX启动内部写周期将数据写到数据区。对CAT24WCXX的不同型号，上述的写页过程会有很小的差别，具体可参考使用说明书编程。,14.1.3 CAT24WCXX与单片机的接口与编程,1CAT24WCXX与单片机的接口 图14.6是8015单片机与串行EEPROM芯片CAT24WXX的接口电路。 图中用的EPROM芯片为CAT24W04，其他芯片与单片机的连接与此稍有不同。8051的P1.0、P1.1作为C总线与CAT24W04的SDA和SCL相连，连接时注意C总线须经过电阻接电源线。P1.3与WP相连。CAT24
14、WC04的地址线A1、 A2、 A0 直接接地，片选编码为000，CAT24WC04的器件地址码的高7位 为1010000。,2C总线时序 C总线是串行通信，系统对各数据和控制信号的时序有严格要求，编程时应参考时序图来进行。C总线时序主要注意以下几点： （1）启动信号，见图14.7。,启动时，SCL为高，SDA由高变低，其中1是SDA由高变低前总线空闲时间，1应大于4.7；2是SDA由高变低时间，由于下降沿有一定陡度要求，2最大不能超过0.3（2）停止信号，见图14.8。 停止时，SCL为高，SDA由低变高，其中1是SDA由低变高前总线空闲时间，1应大于4.7；2是SDA由低变高时间，由于上降
15、沿有一定陡度要求，2最大不能超过1,(3) 发送应答信号“0”和非应答信号“1”的时序见图14.9和图14.10，信号保持时间最少为4，这也和正常数据一样。另外，SCL时钟正常为100400KHZ范围内。,3CAT24WC04的读写驱动程序： 程序中延时采用空操作指令_nop()_函数，该函数在intrins.h头文件中定义。对12M主频CPU，执行一次_nop()_函数延时大约1。 #include #include #define uchar unsigned char #deffine uint unsigned int #deffine Nop ( ) nop-( ) /定义指令 sbit SDA=P10; /定义数据线 sbit SCL=P11; /定义时钟线 sbit WP=P12; /定义写保护线 bit ACK; /定义应答线,/启动C总线 ，发送C开始信号 /- void Start_i2c( ) SDA=1; /准备发送开始信号 Nop( ) SCL=1; Nop( ); Nop( ), Nop( ); Nop ( ), Nop( ); /开始建立时间大于4.7us，延时 SDA=0; /发送开始信号 Nop( ); Nop( );Nop( ); Nop( ); Nop( ); /开始信号锁定时间大于4SCL =0; /钳
