總線(xiàn)接口的擴(kuò)展

關(guān)于總線(xiàn)接口的擴(kuò)展第一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一總線(xiàn)介紹微機(jī)中總線(xiàn)一般有內(nèi)部總線(xiàn)、系統(tǒng)總線(xiàn)和外部總線(xiàn)。內(nèi)部總線(xiàn)是微機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線(xiàn)，用于芯片一級(jí)的互連；而系統(tǒng)總線(xiàn)是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線(xiàn)，用于插件板一級(jí)的互連；外部總線(xiàn)則是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線(xiàn)，微機(jī)作為一種設(shè)備，通過(guò)該總線(xiàn)和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級(jí)的互連。

第二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一內(nèi)部總線(xiàn)1．SPI總線(xiàn)

串行外圍設(shè)備接口SPI（serialperipheralinterface）總線(xiàn)技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。Motorola公司生產(chǎn)的絕大多數(shù)MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI總線(xiàn)是一種三線(xiàn)同步總線(xiàn)，因其硬件功能很強(qiáng)，所以，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡(jiǎn)單，使CPU有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。2.I2C總線(xiàn)

I2C（Inter-IC）總線(xiàn)10多年前由Philips公司推出，是近年來(lái)在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線(xiàn)少，控制方式簡(jiǎn)化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè)I2C總線(xiàn)器件同時(shí)接到I2C總線(xiàn)上，通過(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象。第三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一系統(tǒng)總線(xiàn)1．ISA總線(xiàn)

ISA（industrialstandardarchitecture）總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)是IBM公司1984年為推出PC/AT機(jī)而建立的系統(tǒng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫AT總線(xiàn)。它是對(duì)XT總線(xiàn)的擴(kuò)展，以適應(yīng)8/16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)要求。它在80286至80486時(shí)代應(yīng)用非常廣泛，以至于現(xiàn)在奔騰機(jī)中還保留有ISA總線(xiàn)插槽。ISA總線(xiàn)有98只引腳。第四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2．EISA總線(xiàn)

EISA總線(xiàn)是1988年由Compaq等9家公司聯(lián)合推出的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。它是在ISA總線(xiàn)的基礎(chǔ)上使用雙層插座，在原來(lái)ISA總線(xiàn)的98條信號(hào)線(xiàn)上又增加了98條信號(hào)線(xiàn)，也就是在兩條ISA信號(hào)線(xiàn)之間添加一條EISA信號(hào)線(xiàn)。在實(shí)用中，EISA總線(xiàn)完全兼容ISA總線(xiàn)信號(hào)。

第五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一3．VESA總線(xiàn)

VESA（videoelectronicsstandardassociation）總線(xiàn)是1992年由60家附件卡制造商聯(lián)合推出的一種局部總線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)為VL(VESAlocalbus)總線(xiàn)。它的推出為微機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的革新奠定了基礎(chǔ)。該總線(xiàn)系統(tǒng)考慮到CPU與主存和Cache的直接相連，通常把這部分總線(xiàn)稱(chēng)為CPU總線(xiàn)或主總線(xiàn)，其他設(shè)備通過(guò)VL總線(xiàn)與CPU總線(xiàn)相連，所以VL總線(xiàn)被稱(chēng)為局部總線(xiàn)。它定義了32位數(shù)據(jù)線(xiàn)，且可通過(guò)擴(kuò)展槽擴(kuò)展到64位，使用33MHz時(shí)鐘頻率，最大傳輸率達(dá)132MB/s，可與CPU同步工作。是一種高速、高效的局部總線(xiàn)，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。第六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一PCI總線(xiàn)

PCI（peripheralcomponentinterconnect）總線(xiàn)是當(dāng)前最流行的總線(xiàn)之一，它是由Intel公司推出的一種局部總線(xiàn)。它定義了32位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，且可擴(kuò)展為64位。PCI總線(xiàn)主板插槽的體積比原ISA總線(xiàn)插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發(fā)讀寫(xiě)操作，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備。PCI局部總線(xiàn)不能兼容現(xiàn)有的ISA、EISA、MCA（microchannelarchitecture）總線(xiàn)，但它不受制于處理器，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線(xiàn)。第七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一5．CompactPCI

以上所列舉的幾種系統(tǒng)總線(xiàn)一般都用于商用PC機(jī)中，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)中，還有另一大類(lèi)為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總線(xiàn)，比如STD總線(xiàn)、VME總線(xiàn)、PC/104總線(xiàn)等。

CompactPCI的意思是“堅(jiān)實(shí)的PCI”，是當(dāng)今第一個(gè)采用無(wú)源總線(xiàn)底板結(jié)構(gòu)的PCI系統(tǒng)，是PCI總線(xiàn)的電氣和軟件標(biāo)準(zhǔn)加歐式卡的工業(yè)組裝標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今最新的一種工業(yè)計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。CompactPCI是在原來(lái)PCI總線(xiàn)基礎(chǔ)上改造而來(lái)，它利用PCI的優(yōu)點(diǎn)，提供滿(mǎn)足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用要求的高性能核心系統(tǒng)，同時(shí)還考慮充分利用傳統(tǒng)的總線(xiàn)產(chǎn)品，如ISA、STD、VME或PC/104來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的I/O和其他功能第八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一外部總線(xiàn)1．RS-232-C總線(xiàn)

RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線(xiàn)，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線(xiàn)、一條接收線(xiàn)及一條地線(xiàn)。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信。第九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2．RS-485總線(xiàn)

在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線(xiàn)收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線(xiàn)。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。

第十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一3．IEEE-488總線(xiàn)

上述兩種外部總線(xiàn)是串行總線(xiàn)，而IEEE-488總線(xiàn)是并行總線(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488總線(xiàn)用來(lái)連接系統(tǒng)，如微計(jì)算機(jī)、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線(xiàn)裝配起來(lái)。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號(hào)，連接方式為總線(xiàn)方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線(xiàn)上而不需中介單元，但總線(xiàn)上最多可連接15臺(tái)設(shè)備。最大傳輸距離為20米，信號(hào)傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。

第十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一4．USB總線(xiàn)

通用串行總線(xiàn)USB（universalserialbus）是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的計(jì)算機(jī)和通信公司共同推出的一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)。它基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單快速連接，達(dá)到方便用戶(hù)、降低成本、擴(kuò)展PC連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源，而不像普通的使用串、并口的設(shè)備需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)。另外，快速是USB技術(shù)的突出特點(diǎn)之一，USB的最高傳輸率可達(dá)12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，而且USB還能支持多媒體。第十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一由于在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)外設(shè)、汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用中增加了嵌入式功能，對(duì)低成本、高速和高可靠通信介質(zhì)的要求也不斷增長(zhǎng)以滿(mǎn)足這些應(yīng)用，其結(jié)果是越來(lái)越多的處理器和控制器用不同類(lèi)型的總線(xiàn)集成在一起，實(shí)現(xiàn)與PC軟件、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(如仿真器)或網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備進(jìn)行通信。目前流行的通信一般采用串行或并行模式，而串行模式應(yīng)用更廣泛。第十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一串行通信的優(yōu)點(diǎn)串行相比于并行的主要優(yōu)點(diǎn)是要求的線(xiàn)數(shù)較少。 例如，用在汽車(chē)工業(yè)中的LIN串行總線(xiàn)只需要一根線(xiàn)來(lái)與從屬器件進(jìn)行通信，Dallas公司的1-Wire總線(xiàn)只使用一根線(xiàn)來(lái)輸送信號(hào)和電源。較少的線(xiàn)意味著所需要的控制器引腳較少。集成在一個(gè)微控制器中的并行總線(xiàn)一般需要8條或更多的線(xiàn)，線(xiàn)數(shù)的多少取決于設(shè)計(jì)中地址和數(shù)據(jù)的寬度，所以集成一個(gè)并行總線(xiàn)的芯片至少需要8個(gè)引腳來(lái)與外部器件接口，這增加了芯片的總體尺寸。相反地，使用串行總線(xiàn)可以將同樣的芯片集成在一個(gè)較小的封裝中。第十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一另外，在PCB板設(shè)計(jì)中并行總線(xiàn)需要更多的線(xiàn)來(lái)與其它外設(shè)接口，使PCB板面積更大、更復(fù)雜，從而增加了硬件成本。此外，工程師還可以很容易地將一個(gè)新器件加到一個(gè)串行網(wǎng)絡(luò)中去，而且不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中的其它器件。例如，可以很容易地去掉總線(xiàn)上舊器件并用新的來(lái)替代.第十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一串行總線(xiàn)的故障自診斷和調(diào)試也非常簡(jiǎn)單，可以很容易地跟蹤網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)有故障的器件并用新器件替換而不會(huì)干擾網(wǎng)絡(luò)。但另一方面，并行總線(xiàn)比串行速度快。例如，Rambus公司的“Redwood”總線(xiàn)速度可高達(dá)6.4GHz，而最高的串行速度不會(huì)超過(guò)幾個(gè)兆赫。第十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一常用總線(xiàn)類(lèi)型比較第十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS-232-C它是由是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)/電信工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectronicIndustriesAssociation/TelecommunicationsIndustriesAssociation，EIA/TIA)在1969年公布的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。它最初主要用于近距離的DTE和DCE設(shè)備之間的通信。后來(lái)被廣泛用于計(jì)算機(jī)的串行接口(COM1、COM2等)與終端或外設(shè)之間的近地連接標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)傳輸速率20Kbps時(shí)，最長(zhǎng)的通信距離為15米。EIA/TIA232有時(shí)又被稱(chēng)作RS-232-C.RS(RecommendedStandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)(EIA制定的標(biāo)準(zhǔn)一般都被冠以"RS")，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS-232的最新一次修改。第十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一DTE英文全稱(chēng)DataTerminalEquipment，數(shù)字終端設(shè)備，指一般的終端或是計(jì)算機(jī)。可能是大、中、小型計(jì)算機(jī)，也可能是一臺(tái)只接收數(shù)據(jù)的打印機(jī)。DCE英文全稱(chēng)DataCircuit-terminatingEquipment，數(shù)字通信設(shè)備，通常指調(diào)制解調(diào)器，多路復(fù)用器或數(shù)字設(shè)備。它們主要是用于異步傳輸模式中。它們之間的區(qū)別是DCE一方提供時(shí)鐘，DTE不提供時(shí)鐘，但它依靠DCE提供的時(shí)鐘工作。比如PC機(jī)和MODEM之間的連接。PC機(jī)就是一個(gè)DTE，MODEM是一個(gè)DCE。DTE可以從硬件上區(qū)別它的接口為針式，DCE的接口為孔式。第十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

DB9只有9根線(xiàn)，遵循RS232標(biāo)準(zhǔn)。定義如下：

DTR,DSR------DTE設(shè)備準(zhǔn)備好/DCE設(shè)備準(zhǔn)備好。主流控信號(hào)。

RTS,CTS------請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送。缺省時(shí)是DCE向DTE發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)DTE決定向DCE發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，先有效RTS，表示DTE希望向DCE發(fā)送，一般DCE不能馬上轉(zhuǎn)換收發(fā)狀態(tài)，DTE就通過(guò)監(jiān)測(cè)CTS是否有效來(lái)判斷可否發(fā)送，這樣避免了DTE在DCE未準(zhǔn)備好時(shí)發(fā)送所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

全雙工時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)一直有效即可。

第二十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

接收線(xiàn)信號(hào)檢出(ReceivedLinedetection-RLSD)——用來(lái)表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來(lái)的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線(xiàn)RxD送到終端。此線(xiàn)也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(DataCarrierdectection-DCD）線(xiàn)。振鈴指示(Ringing-RI)——當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。

第二十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一采用Modem(DCE)和電話(huà)網(wǎng)通信時(shí)的信號(hào)連接第二十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一采用專(zhuān)用電話(huà)線(xiàn)通信第二十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一近距離通信：

零Modem的最簡(jiǎn)連線(xiàn)（3線(xiàn)制）第二十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一零Modem標(biāo)準(zhǔn)連接第二十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS232的電氣特性電氣特性

EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線(xiàn)功能都作了規(guī)定。(1)在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

邏輯0(SPACE)=3～＋15V

(2)在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線(xiàn)上：

信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝3V～15V

信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V第二十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS232和TTL之間的電平轉(zhuǎn)換第二十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一MAX232第二十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一MAX232連線(xiàn)圖第三十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一雙串口電路原理圖TXDRXDTXDRXD第三十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一由三極管組成的串口電平轉(zhuǎn)換電路第三十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為T(mén)IA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍，后命名為T(mén)IA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱(chēng)謂。第三十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為A，另一線(xiàn)定義為B。第三十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2～-6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線(xiàn)的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱(chēng)作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。接收器也作與發(fā)送端相對(duì)的規(guī)定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線(xiàn)將AA與BB對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí)，輸出正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸出負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線(xiàn)上的電平范圍通常在200mV至6V之間。參見(jiàn)圖第三十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。下圖右是典型的RS-422四線(xiàn)接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線(xiàn)，共5根線(xiàn)。下圖左是其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是10×4k+100Ω（終接電阻）。RS-422四線(xiàn)接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線(xiàn)）。第三十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線(xiàn)的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。第三十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS485由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設(shè)備.第三十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1英尺=0.3048米4000英尺4000英尺第四十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一RS485/RS422收發(fā)器第四十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一半雙工的RS485網(wǎng)絡(luò)第四十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一全雙工的RS485網(wǎng)絡(luò)第四十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一SPI

同步外設(shè)接口(SPI)（SerialPeripheralInterface）是由摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)的全雙工同步串行總線(xiàn)，該總線(xiàn)大量用在與EEPROM、ADC、FRAM和顯示驅(qū)動(dòng)器之類(lèi)的慢速外設(shè)器件通信。SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數(shù)據(jù)傳輸,在主器件的移位脈沖下,數(shù)據(jù)按位傳輸,高位在前,低位在后,為全雙工通信,數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到幾Mbps。第四十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一SPI接口是以主從方式工作的,這種模式通常有一個(gè)主器件和一個(gè)或多個(gè)從器件,其接口包括以下四種信號(hào)：

（1）MOSI–主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入

（2）MISO–主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出

（3）SCLK–時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生

（4）/SS

–從器件使能信號(hào),由主器件控制

第五十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信中,SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作,且為全雙工通信,顯得簡(jiǎn)單高效。

在多個(gè)從器件的系統(tǒng)中,每個(gè)從器件需要獨(dú)立的使能信號(hào),硬件上稍微復(fù)雜一些。第五十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

SPI接口在內(nèi)部硬件實(shí)際上是兩個(gè)簡(jiǎn)單的移位寄存器,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位,在主器件產(chǎn)生的從器件使能信號(hào)和移位脈沖下,按位傳輸,高位在前,低位在后。如下圖所示,在SCLK的下降沿上數(shù)據(jù)改變,同時(shí)一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。第五十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一常用的是方式0和方式3第五十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一SPI總線(xiàn)接口及時(shí)序

SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒(méi)有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。SPI總線(xiàn)接口時(shí)序如圖所示。

第五十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一SPI器件舉例第五十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一AT93C46/56/66AT93C46AT93C56AT93C66第六十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一引腳功能第六十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一引腳功能說(shuō)明Vcc:電源引腳，+5V。GND:地線(xiàn)CS：片選信號(hào)。當(dāng)CS=1時(shí)，選中芯片；當(dāng)CS=0時(shí)，不選中芯片且強(qiáng)迫芯片進(jìn)入等待方式。一旦編程周期啟動(dòng)，則不管CS的輸入信號(hào)是否變?yōu)?，編程周期都會(huì)繼續(xù)執(zhí)行直到結(jié)束，在編程周期結(jié)束之前，如果CS為0，則編程一結(jié)束芯片馬上進(jìn)入等待方式。

在兩條相臨指令執(zhí)行中，CS必須最少產(chǎn)生500NS的低電平，以指明前條指令的結(jié)束。在CS處于0時(shí)，內(nèi)部控制邏輯處于復(fù)位狀態(tài)。SK:串行時(shí)鐘,在時(shí)鐘的上升沿,操作碼、地址和數(shù)據(jù)位進(jìn)入器件或從器件輸出。DI：串行數(shù)據(jù)輸入，用于在串行時(shí)鐘SK的同步下輸入起始位，操作碼地址和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。DO：數(shù)據(jù)輸出端。數(shù)據(jù)輸出端DO用于在讀方式中，在串行時(shí)鐘SK的同步下輸出讀出的數(shù)據(jù)。ORG:

存貯器構(gòu)造配置端.接VCC時(shí),選擇16位模式;接 GND時(shí),選擇8位模式.第六十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一指令集指令起始位操作碼讀指定地址中的數(shù)據(jù)擦/寫(xiě)使能,用于所有模式前擦除指定地的數(shù)據(jù),寫(xiě)’1’向指定地的數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)擦除所有空間將指定數(shù)據(jù)寫(xiě)入所有空間擦/寫(xiě)禁止第六十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一各模式時(shí)序讀時(shí)序:

用于從指定的單元中把數(shù)據(jù)從高位到低位輸出至DO端,但邏輯’0’位先于數(shù)據(jù)位輸出.

讀指令和數(shù)據(jù)的各個(gè)位是在時(shí)鐘的上升沿發(fā)生變化.第六十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一擦/寫(xiě)使能時(shí)序當(dāng)上電時(shí),芯片自動(dòng)處于禁止擦/寫(xiě)狀態(tài)。該命令用于所有命令的前面，用于啟動(dòng)允許擦/寫(xiě)狀態(tài)，直到遇到EWDS命令前，該命令始終有效。第六十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

為了防止意外的數(shù)據(jù)擾動(dòng)，EWDS用于禁止所有的編程模式，它應(yīng)該用于所有的編程命令之后，但READ命令獨(dú)立于EWEN和EWDS，READ命令可以在任何時(shí)間執(zhí)行。禁止擦/寫(xiě)時(shí)序第六十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一地址寫(xiě)時(shí)序

寫(xiě)指令用于將8位或16位數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的地址中，當(dāng)在DI上的最后一個(gè)數(shù)據(jù)位被接收后，啟動(dòng)自定時(shí)的編程周期twp(典型值為3ms)，如果CS在保持最小250ns后變高，那么DO引腳將輸出READY/BUSY狀態(tài)，邏輯‘0’表示寫(xiě)入過(guò)程正在進(jìn)行（BUSY）。邏輯‘1’表示寫(xiě)入完畢，準(zhǔn)備接收下一步的指令。如果CS在twp周期后變高，則READY/BUSY狀態(tài)不會(huì)被獲取。第六十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一芯片寫(xiě)指令時(shí)序該指令將命令中指定的數(shù)據(jù)寫(xiě)入所有單元。如果CS在保持最小250ns后變高，那么DO引腳將輸出READY/BUSY狀態(tài)，邏輯‘0’表示寫(xiě)入過(guò)程正在進(jìn)行（BUSY）。邏輯‘1’表示寫(xiě)入完畢，準(zhǔn)備接收下一步的指令。第六十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一地址擦除定時(shí)該指令用于將指定地址中的所有數(shù)據(jù)位置‘1’。當(dāng)接收的指令和地址被解碼后，開(kāi)始自定時(shí)的擦除周期，DO引腳輸出READY/BUSY狀態(tài)。第六十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一芯片擦除指令

該指令用于將芯片中的所有存貯位置‘1’，DO引腳會(huì)輸出READY/BUSY狀態(tài)。第七十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一AT93XX控制程序設(shè)計(jì)P1.0CSP1.1SKP1.2DIP1.3DO8051AT93C46ORG第七十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一總線(xiàn)

I2C(Inter－IntegratedCircuit)總線(xiàn):I2C總線(xiàn)產(chǎn)生于在80年代，是一種由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線(xiàn)最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。I2C總線(xiàn)是由數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線(xiàn)，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線(xiàn)上，但就像電話(huà)機(jī)一樣只有撥通各自的號(hào)碼才能工作，所以每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過(guò)程中，I2C總線(xiàn)上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。第七十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一標(biāo)準(zhǔn)模式器件和快速模式器件連接到I2C總線(xiàn)I2C總線(xiàn)接口電路結(jié)構(gòu)

第七十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)接口為開(kāi)漏或開(kāi)集電極輸出，需加上拉電阻。系統(tǒng)中所有的單片機(jī)、外圍器件都將數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA和時(shí)鐘線(xiàn)SCL的同名端相連在一起，總線(xiàn)上的所有節(jié)點(diǎn)都由器件和管腳給定地址。系統(tǒng)中可以直接連接具有I2C總線(xiàn)接口的單片機(jī)，也可以通過(guò)總線(xiàn)擴(kuò)展芯片或I/O口的軟件仿真與I2C總線(xiàn)相連。在I2C總線(xiàn)上可以?huà)旖痈鞣N類(lèi)型的外圍器件，如RAM/EEPROM、日歷/時(shí)鐘芯片、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、以及由I/O口、顯示驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的各種模塊。第七十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)上數(shù)據(jù)傳送的基本單位為字節(jié)，采用高位在前的格式。主從器件之間一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱(chēng)為一幀，由啟動(dòng)信號(hào)、若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和應(yīng)答位以及停止信號(hào)組成。I2C的主要命令只有讀、寫(xiě)兩種，雖然讀寫(xiě)的字節(jié)根據(jù)具體器件的不同而不同，但其時(shí)序關(guān)系不會(huì)發(fā)生改變。下位機(jī)只要具備I2C的基本時(shí)序即可。這些基本時(shí)序包括：?jiǎn)?dòng)、寫(xiě)字節(jié)、讀字節(jié)、應(yīng)答位、停止信號(hào)，并可以組合成兩個(gè)子程序：讀N字節(jié)子程序、寫(xiě)N字節(jié)子程序。

第七十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一CPU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量?jī)刹糠?，地址碼用來(lái)選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類(lèi)；控制量決定該調(diào)整的類(lèi)別（如對(duì)比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線(xiàn)上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。

I2C總線(xiàn)在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有三種類(lèi)型信號(hào)，它們分別是：開(kāi)始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。

開(kāi)始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。

結(jié)束信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。第七十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第七十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)的特征第七十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程舉例第七十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)的位傳輸?shù)诎耸?yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一起始和終止條件第八十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸從機(jī)發(fā)出應(yīng)答從機(jī)拉低總線(xiàn),使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)接收器發(fā)出應(yīng)答第八十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)的響應(yīng)發(fā)送器的數(shù)據(jù)輸出接收器的數(shù)據(jù)輸出主機(jī)發(fā)送的時(shí)鐘應(yīng)答時(shí)鐘脈沖第八十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一完整的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程從機(jī)發(fā)接收器發(fā)始終由主機(jī)發(fā)出第八十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一可能的數(shù)據(jù)傳輸格式第八十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第八十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C器件舉例第八十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一AT24C02第八十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一器件地址第八十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第九十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一操作模式---寫(xiě)操作字節(jié)寫(xiě)頁(yè)寫(xiě)

用頁(yè)寫(xiě)AT24C01可一次寫(xiě)入8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)

AT24C02/04/08/16可以一次寫(xiě)入16個(gè)字節(jié)如果在發(fā)送停止信號(hào)之前主器件發(fā)送超過(guò)頁(yè)字節(jié)長(zhǎng)度,地址計(jì)數(shù)器將自動(dòng)翻轉(zhuǎn)先前寫(xiě)入的數(shù)據(jù)被覆蓋第九十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一寫(xiě)保護(hù)

寫(xiě)保護(hù)操作特性可使用戶(hù)避免由于不當(dāng)操作而造成對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫(xiě),當(dāng)WP管腳接高時(shí),整個(gè)寄存器區(qū)全部被保護(hù)起來(lái)而變?yōu)橹豢勺x取

AT24C01/02/04/08/16可以接收從器件地址和字節(jié)地址,但是裝置在接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)從而避免寄存器區(qū)域被編程改寫(xiě).第九十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一操作模式---讀操作

對(duì)AT24C01/02/04/08/16讀操作的初始化方式和寫(xiě)操作時(shí)一樣,僅把R/W位置為1。有三種不同的讀操作方式：立即地址讀，選擇讀和連續(xù)讀。立即地址讀AT24C01/02/04/08/16的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加1，也就是說(shuō)如果上次讀/寫(xiě)的操作地址為N，則立即讀的地址從地址N+1開(kāi)始。如果N=E，這里對(duì)24C01E=127，對(duì)24C02E=255，對(duì)24C04，E=511，對(duì)24C08E=1023，對(duì)24C16E=2047，則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到0，且繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)

AT24C01/02/04/08/16接收到從器件地址信號(hào)后（R/W位置1），它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)。主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。第九十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一選擇性讀

選擇性讀操作允許主器件對(duì)存儲(chǔ)器的任意字節(jié)進(jìn)行讀操作。主器件首先通過(guò)發(fā)送起始信號(hào)，從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址，執(zhí)行一個(gè)偽寫(xiě)操作。在AT24C01/02/04/08/16應(yīng)答之后，主器件重新發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址，此時(shí)R/W位置1。AT24C01/02/04/08/16響應(yīng)并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，然后輸出所要求的一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，但產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。第九十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一連續(xù)讀

連續(xù)讀操作可通過(guò)立即讀或選擇性讀操作啟動(dòng)，在AT24C01/02/04/08/16發(fā)送完一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)后，主器件產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來(lái)響應(yīng)，告知AT24C01/02/04/08/16主器件要求更多的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào)，AT24C01/02/04/08/16將發(fā)送一個(gè)8位數(shù)據(jù)字節(jié)，當(dāng)主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)而發(fā)送停止位時(shí)結(jié)束此操作第九十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一時(shí)間參數(shù)定義第九十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第九十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一寫(xiě)周期定時(shí)第九十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一I2C總線(xiàn)的軟件模擬1.產(chǎn)生起始位和停止位

分別用P1.0和P1.1模擬I2C總線(xiàn)的時(shí)鐘線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)，則可給時(shí)鐘線(xiàn)SCL和數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA賦值。程序如下：第九十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.發(fā)送起始條件當(dāng)時(shí)鐘SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA從高電平向低電平切換表示起始條件，即啟動(dòng)I2C總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。模擬時(shí)序產(chǎn)生時(shí)鐘SCL和SDA發(fā)送的起始條件子程序如下：使用不同頻率的晶體振蕩器，則要相應(yīng)增刪程序段中NOP指令的條數(shù)，以滿(mǎn)足時(shí)序的要求。第一百頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.發(fā)送停止條件當(dāng)時(shí)鐘SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA由低電平向高電平切換表示停止條件，即停止I2C總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。模擬時(shí)序產(chǎn)生時(shí)鐘SCL和SDA發(fā)送的停止條件子程序如下：使用不同頻率的晶體振蕩器，則要相應(yīng)增刪程序段中NOP指令的條數(shù)，以滿(mǎn)足時(shí)序的要求。第一百零一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.發(fā)送應(yīng)答位、非應(yīng)答位子程序

I2C總線(xiàn)上的第9個(gè)時(shí)鐘脈沖對(duì)應(yīng)于應(yīng)答位，當(dāng)該位為低電平表示應(yīng)答ACK，當(dāng)該位為高電平表示非應(yīng)答ACK。I2C總線(xiàn)的應(yīng)答位和非應(yīng)答位如下圖所示。發(fā)送ACK和ACK子程序如下。

SDASCL應(yīng)答非應(yīng)答第一百零二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一(1)發(fā)送應(yīng)答位ACK

由上圖可知，當(dāng)發(fā)送應(yīng)答位ACK時(shí)，只需將SDA設(shè)為低電平、SCL設(shè)為高電平，其區(qū)間的長(zhǎng)短根據(jù)晶振的頻率確定，即改變下列子程序中的NOP數(shù)即可達(dá)到要求，發(fā)送ACK子程序如下：

第一百零三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一(2)發(fā)送非應(yīng)答位由上圖可知，當(dāng)發(fā)送非應(yīng)答位ACK時(shí)，只需將SDA設(shè)為高電平、SCL設(shè)為高電平，其區(qū)間的長(zhǎng)短根據(jù)晶振的頻率確定，即改變下列子程序中的NOP數(shù)即可達(dá)到要求，發(fā)送ACK子程序如下：

第一百零四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一5.應(yīng)答位檢查子程序 根據(jù)I2C總線(xiàn)協(xié)議，在接收到一個(gè)字節(jié)后，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位以供檢查，此時(shí)可設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位表示應(yīng)答狀態(tài)。當(dāng)檢查結(jié)果為正常應(yīng)答時(shí)，則標(biāo)志位置0；否則，標(biāo)志位置1。應(yīng)答位檢查子程序如下：

第一百零五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一6.字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 根據(jù)I2C總線(xiàn)協(xié)議，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘線(xiàn)為低電平時(shí)變化，高電平時(shí)穩(wěn)定，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖傳送一位。模擬I2C總線(xiàn)的SDA接在并行口線(xiàn)，并口中無(wú)移位寄存器，要通過(guò)指令完成移位后再?gòu)腟DA串行輸出。I2C總線(xiàn)的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送如下圖所示。將待發(fā)送的字節(jié)存于累加器A中，字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序如下：

第一百零六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序第一百零七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一7.字節(jié)數(shù)據(jù)接收子程序 根據(jù)I2C總線(xiàn)協(xié)議，數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘處于高電平期間，數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)才能讀取數(shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)八次的時(shí)鐘轉(zhuǎn)換后，讀出八位即一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。I2C總線(xiàn)起始字節(jié)如下圖所示。將讀出的字節(jié)數(shù)據(jù)存于R5中，接收字節(jié)數(shù)據(jù)子程序如下：

第一百零八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一接收字節(jié)數(shù)據(jù)子程序第一百零九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一8.多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序在完成上述模擬子程序后，根據(jù)I2C總線(xiàn)協(xié)議，可編寫(xiě)多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序。要發(fā)送的字節(jié)數(shù)存放在R5中，要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)數(shù)據(jù)的地址為40H，外圍器件的地址存放在60H中，參考程序如下：

第一百一十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一9.多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)接收子程序根據(jù)I2C總線(xiàn)協(xié)議，同樣可編寫(xiě)多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)接收子程序。要接收的字節(jié)數(shù)存放在R5中，要接收的數(shù)據(jù)塊存放的首地址為50H，外圍器件的地址存放在60H中，參考程序如下：第一百一十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1wire總線(xiàn)的基本原理第一百一十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1Wire總線(xiàn)整體結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)第一百一十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一應(yīng)用第一百一十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一單總線(xiàn)即只有一根數(shù)據(jù)線(xiàn)，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線(xiàn)完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線(xiàn)，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線(xiàn)，而讓其它設(shè)備使用總線(xiàn)，其內(nèi)部等效電路如圖所示。單總線(xiàn)通常要求外接一個(gè)約為4.7kΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線(xiàn)閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。主機(jī)和從機(jī)之間的通信可通過(guò)3個(gè)步驟完成，分別為初始化1-wire器件、識(shí)別1-wire器件和交換數(shù)據(jù)。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，因此主機(jī)訪問(wèn)1-wire器件都必須嚴(yán)格遵循單總線(xiàn)命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。說(shuō)明第一百一十五頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一單總線(xiàn)芯片序列號(hào)單總線(xiàn)器件的基本特點(diǎn)就是每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的采用激光刻制的序列號(hào),當(dāng)有許多單總線(xiàn)器件連接在同一總線(xiàn)時(shí),系統(tǒng)主機(jī)可以通過(guò)器件的序列號(hào)進(jìn)行器件識(shí)別.序列號(hào)芯片的分類(lèi)碼,一共可以有256種不同類(lèi)型的芯片,如數(shù)字溫度計(jì)DS1822的分類(lèi)碼是10H每類(lèi)產(chǎn)品可以生產(chǎn)2814千億片.相當(dāng)于全球人均5萬(wàn)片.是前面56位的CRC校驗(yàn)碼.MSBLSB第一百一十六頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一信號(hào)方式所有的單總線(xiàn)器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。1-wire協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě)0、寫(xiě)1、讀0和讀1時(shí)序等幾種信號(hào)類(lèi)型。所有的單總線(xiàn)命令序列（初始化，ROM命令，功能命令）都是由這些基本的信號(hào)類(lèi)型組成的。在這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖外，其它均由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。第一百一十七頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一信號(hào)時(shí)序設(shè)計(jì)原理第一百一十八頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一信號(hào)時(shí)序設(shè)計(jì)原理說(shuō)明總線(xiàn)主機(jī)啟動(dòng)和控制所有1-Wire通信。1-Wire通信波形與脈寬調(diào)制類(lèi)似，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)位傳輸期間(或時(shí)隙(Timeslot))是通過(guò)寬脈沖(邏輯0)和窄脈沖(邏輯1)發(fā)送數(shù)據(jù)的。當(dāng)總線(xiàn)主機(jī)發(fā)出一個(gè)預(yù)定寬度的“復(fù)位”脈沖時(shí)，啟動(dòng)通信過(guò)程，并通過(guò)該脈沖同步整個(gè)總線(xiàn)系統(tǒng)。所有從機(jī)都會(huì)以一個(gè)邏輯低“應(yīng)答”脈沖來(lái)響應(yīng)復(fù)位脈沖。(初始化)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)首先拉低1-Wire總線(xiàn)以啟動(dòng)一個(gè)時(shí)隙，然后保持總線(xiàn)為低(寬脈沖)來(lái)發(fā)送邏輯0，或釋放總線(xiàn)(窄脈沖)使總線(xiàn)返回邏輯1狀態(tài)。(寫(xiě)周期)讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)以窄脈沖方式拉低總線(xiàn)，重新啟動(dòng)一個(gè)時(shí)隙。然后從機(jī)可以通過(guò)導(dǎo)通開(kāi)漏極輸出并保持線(xiàn)路為低來(lái)延長(zhǎng)該脈沖，從而返回邏輯0；或保持開(kāi)漏極的關(guān)閉狀態(tài)以允許總線(xiàn)恢復(fù)，從而返回邏輯1。(讀周期)大多數(shù)1-Wire器件都支持兩種數(shù)據(jù)速率：15kbps標(biāo)準(zhǔn)速率和111kbps高速速率。第一百一十九頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一初始化信號(hào)初始化時(shí)序，初始化時(shí)序包括主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答脈沖。主機(jī)通過(guò)拉低單總線(xiàn)至少480μs產(chǎn)生Tx復(fù)位脈沖；然后由主機(jī)釋放總線(xiàn)，并進(jìn)入Rx接收模式。主機(jī)釋放總線(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?，單總線(xiàn)器件檢測(cè)到該上升沿后，延時(shí)15～60μs，接著單總線(xiàn)器件通過(guò)拉低總線(xiàn)60～240μsμ來(lái)產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)接收到從機(jī)的以應(yīng)答脈沖后，說(shuō)明有單總線(xiàn)器件在線(xiàn)，然后主機(jī)就可以開(kāi)始對(duì)從機(jī)進(jìn)行ROM命令和功能命令操作。第一百二十頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一初始化時(shí)序圖從機(jī)檢測(cè)上升沿第一百二十一頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一寫(xiě)時(shí)序第一百二十二頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一讀時(shí)序第一百二十三頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第一百二十四頁(yè)，共一百四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一命令序列典型的單總線(xiàn)命令序列如下:第一步:初始化第二步:ROM命令(跟隨需要交換的數(shù)據(jù))第三步:功能命令(跟隨需要交換的數(shù)據(jù))

每次訪問(wèn)單總線(xiàn)器件必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線(xiàn)器件