《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 徐江海 第7章 串行扩展技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机应用技术 教学课件 ppt 作者 徐江海 第7章 串行扩展技术（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 串行扩展技术,本章主要内容,一、SPI串行接口,1、SPI总线,SPI（Serial Peripheral Interface）总线是由Motorola公司提出的一种高速同步外设接口总线，通常采用3根或4根信号线进行数据传输 。,时钟脉冲信号（SCK）,串行数据输入线（SDI）,串行数据输出线（SDO）,从机选择线（CS）,2、有多个SPI从设备级联连接原理图,从设备的CS端都与系统主机的CS端相连，主机的SDO接到其中一个从设备的SDI，该从设备的SDO接到下个从设备的SDI，依次下去，最后一个从设备的SDO再接回到主机的SDI 。,3、有多个SPI从设备独立连接原理图。,从设备的C
2、S信号分别由主机分别控制，主机的SDO连接到每个从设备的SDI，所有从设备的SDO都连接到主机的SDI，主机每次只能对一个从设备进行操作，先通过片选信号选中某个从设备,4、SPI总线数据传输示意图,主机向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器是通过SDO信号线将字节传送给外设，外设也将自己移位寄存器中的内容通过SDI信号线返回给主机 。,4、SPI总线典型时序图,进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反过来，如果主机要读取外设的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。,二、SPI总线应用举例,1. AT89S51单片机ISP（In System Program）接口,AT
3、89S系列单片机具有在线编程能力，使用其P1口的P1.5、P1.6、P1.7的第二功能，这时的单片机为ISP系统中的从设备，由其它主设备控制，将程序下载到单片机内部。方便使用。,图7-8 AT89S51串行编程时序图,2. DS1302时钟接口芯片,DS1302采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，可一次传送一个或多个字节的实时时钟数据或RAM数据。,图7-9 DS1302引脚封装图,Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。 当Vcc2Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2 Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。,SCLK：串行时钟输入引脚；,I/O：数据输入/输出
4、引脚（三线接口时 的双向数据线）；,：复位引脚，要求在读、写数据期间，必须为高,图7-10 DS1302内部结构图,表7-4 DS1302时钟/日历寄存器,3、DS1302的读/写操作,图7-11 DS1302读/写控制字,控制字的最高位MSB是1，才能把数据写入到DS1302中。 D6为0，表示读/写对象为日历时钟数据；D6为1，表示读/写对象为RAM。D5D1为当前读/写单元的地址； 最低位LSB表示读/写状态，D0为0，表示对指定单元进行“写”操作，D0为1，表示对指定单元进行“读”操作。,4、DS1302与AT89S51单片机接口电路,图7-14 DS1302与单片机的典型接口电路,例
5、7-1在图7-14电路中，将DS1302运行时间设置为2010年5月9日15点整， 星期日，编写相应的程序。,sbit RST=P10 ;/定义RST为P1.0口 sbit SCLK=P11 ; /定义SCLK为P1.1口 sbit I_O=P12 ; /定义I_O为P1.2口 void W_BYTE(unsigned char x) /写字节子函数 unsigned char i，p; p=x; for(i=0;i8)if(p /信息左移1位 ,void Write DS1302（） RST=0； /复位引脚为低电平所有数据传送终止 _nop_(); SCLK=0; /清时钟总线 _nop_
6、(); RST=1; /复位引脚为高电平逻辑控制有效 W_BYTE(0x80); /写控制字，从寄存器地址0开始写数据 W_BYTE(0x00); /0秒信息，BCD码 W_BYTE(0x00); /0分信息，BCD码 W_BYTE(0x15); /15时信息，BCD码 W_BYTE(0x09); /9日信息，BCD码 W_BYTE(0x05); /5月信息，BCD码 W_BYTE(0x07); /星期日信息，BCD码 W_BYTE(0x10); /10年信息，BCD码 RST=0； /复位引脚为低电平所有数据传送终止 ,一、I2C总线串行扩展技术概述,I2C总线（Intel Integrat
7、ed Circuit BUS）。 1I2C总线扩展的连接方式,图7-15 I2C总线扩展示意图,2I2C总线器件的寻址方式,DA3DA0 是器件内部的地址，根据不同器件类型进行划分的，如ADC/DAC，器件内部的地址为1001，AT24C系列的E2 P ROM器件内部的地址为1010 。 A2A1A0 是器件的引脚地址，用来区别总线上相同的器件 。 R/ W 读写控制位，控制串行数据的传送方向,图7-16 I2C总线器件地址格式,3I2C总线接口的电气结构与驱动能力,I2C总线的最大电容负载能力为400pF，所有器件等效电容的和应小于400pF。,图7-17 I2C总线电气结构,4I2C总线的
8、工作时序,图7-19为I2C总线几个典型时序,图7-18 I2C总线数据传送时序图,二、89S51虚拟I2C总线软件包,1启动信号START,void START(void) /启动信号子函数 SCL=1; SDA=1; / 维持SCL、SDA高电平 _nop_();_nop_(); SDA=0; /在SCL高电平期间，SDA由高到低变化 _nop_();_nop_(); /维持SCL高电平4S SCL=0; / SCL由高到低，准备产生传输脉冲 ,2终止信号STOP,void STOP (void) /停止信号子函数 SCL=1; SDA=0; _nop_();_nop_(); /维持SCL
9、高电平、SDA低电平 SDA=1; /在SCL高电平期间，SDA由低到高变化 _nop_();_nop_(); /维持SCL、SDA高电平，释放总线 ,3发送应答信号TACK,void TACK (void) /发送应答信号子函数 SDA=0; /输出应答信息，SDA=0 SCL=1; / SCL置高电平 _nop_();_nop_(); /维持SCL高电平4S以上 SCL=0; / SCL由高到低，准备产生传输脉冲 SDA=1; ,4发送应答非信号TNACK,void TNACK (void) /发送应答非信号子函数 SDA=1; /输出应答非信息，SDA=1 SCL=1; / SCL置高电
10、平 _nop_();_nop_(); /维持SCL高电平4S以上 SCL=0; / SCL由高到低，准备产生传输脉冲 SDA=0; ,5检测应答信号RACK,void RACK (void) /检测应答信号子函数 SDA=1; /置为输入口 SCL=1; / SCL置高电平 if(SDA= =0) SCL=0; / SCL由高到低，准备产生传输脉冲 else /不正常处理程序，从机没有正常应答 ,6写字节WBYTE,void WBYTE（unsigned char data1）/写字节函数， unsigned char i，p; p=data1; /取传送数据 for(i=0;i8;i+) /
11、置8位数据长度 if (p /数据左移一位 ,7、读字节RBYTE,unsigned char RBYTE() /读字节函数 unsigned char i,j,k=0; SDA =1; /置为输入口 for (i=0;i8;i+) /置数据位数8位 SCL=1; / SCL置高电平 if (SDA = =1) j=1; /读一位数据 else j=0; k=(k1)|j; /数据左移一位 SCL=0; / SCL由高到低，产生传输脉冲 _nop_();_nop_(); /维持SCL低电平4S以上 return(k); /返回数据 ,三、AT24C系列E2 PROM芯片扩展,1AT24C02的
12、接口电路,图7-20 AT24C02引脚与接口电路,2AT24C02的读写格式,图7-21 AT24C02读操作格式,图7-22 AT24C02的写操作个格式,四、A/D、D/A芯片PCF8591扩展,1PCF8591引脚,图7-23 PCF8591引脚图,2、PCF8591控制寄存器,D3、D7：必须为0 。 D1、D0：选择A/D通道号，00：通道0； 01：通道1；10： 通道2；11：通道3。 D2：自动增量选择，D2=1时，A/D转换按通道03 依次自动转换 D5、D4：模拟量输入方式选择位 D6：模拟输出允许，D6=1，模拟量输出有效。 该位用于D/A转换,图7-26 PCF859
13、1A/D输入4种组合方式,3PCF8591 A/D、D/A操作数据格式,图7-26 PCF8591接口电路,一、温度测量报警系统存储器电路设计,存储器芯片采用AT24C02，用来存放8路温度的参数，电路设计在图6-20基础上设计，电路的其它部分显示电路、LED灯、报警电路和键盘电路只画出框图表示。接口电路如图7-27所示，AT24C02的引脚地址都接地，P1.6作为数据线，P1.5为时钟线。,图7-27 温度测量报警系统存储器接口电路,二、温度测量报警系统存储器程序设计,void W_canshu( unsigned char addr，unsigned char data)/写字节参数 un
14、signed char x_addr, y_data; x_addr= addr; y_data= data; / 取数据 START（）; /调启动子函数 WBYTE（0xA0）; /调写字节子函数，写SLAW RACK（）; /调检测应答子函数 WBYTE（x_addr）; /调写字节子函数，写AT24C02内部单元地址 RACK（）; /调检测应答子函数 WBYTE（y_data）;/ 调写字节子函数，写数据 RACK（）; /调检测应答子函数 STOP（）; /调停止子程序 ,1、写字节参数,2、读参数 子函数,void READ_canshu（） / 读参数子函数 unsigned
15、char i; START（）; /调启动子函数 WBYTE（0xA0）; /调写字节子函数，写SLAW RACK（）; /调检测应答子函数 WBYTE（0x00）; /调写字节子函数，写SADR，AT24C02内部单元首地址 RACK（）; /调检测应答子函数 STOP（）; /调停止子程序 START（）; /调启动子函数 WBYTE（0xA1）; /调写字节子函数，写SLAR for(i=0;i8;i+) canshu i= RBYTE（）; /调读字节子函数，读参数 TACK（）; /调发送应答子程序 STOP（）; /调停止子程序 ,3、键盘操作写参数,void inex0 () interrupt 0 /外中断0的中断服务程序
