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MAX517與51單片機的I2C總線數(shù)據(jù)通信

作者: 時間:2011-12-28 來源:網(wǎng)絡 收藏

1 I2C總線的特點及基本通信協(xié)議

I2C總線是Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線?串行數(shù)據(jù)線和串行時鐘線?即可使連接于總線上的器件之間實現(xiàn)信息傳送,同時可通過對器件進行軟件尋址,而不是對硬件進行片選尋址的方式來節(jié)約通信線數(shù)目,從而減少了硬件所占空間。因為總線已集成在片內(nèi),所以大大縮短了設計時間,此外,在從系統(tǒng)中移去或增加集成電路芯片時,對總線上的其它集成芯片沒有影響。

1.1 I2C總線的主要特點

I2C總線通常由兩根線構成:串行數(shù)據(jù)線(SDA)和串行時鐘線(SCL);總線上所有的器件都可以通過軟件尋址,并保持簡單的主從關系,其中主器件既可以作為發(fā)送器,又可以作為接收器;

I2C總線是一個真正的多主總線,它帶有競爭監(jiān)測和仲裁電路。當多個主器件同時啟動設備時,總線系統(tǒng)會自動進行沖突監(jiān)測及仲裁,從而確保了數(shù)據(jù)的正確性;

I2C總線采用8位、雙向串行數(shù)據(jù)傳送方式,標準傳送速率為100kB/s,快速方式下可達400kB/s;同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發(fā)送的握手方式;連接到同一總線的集成電路數(shù)目只受400pF的最大總線電容的限制。

1.2 I2C總線基本協(xié)議

利用I2C總線進行時,應遵守如下基本操作:

(1)總線應處于不忙狀態(tài),當數(shù)據(jù)總線(SDA)和時鐘總線(SCL)都為高電平時,為不忙狀態(tài);

(2)當SCL為高電平時,SDA電平由高變低時,數(shù)據(jù)傳送開始。所有的操作必須在開始之后進行;

(3)當SCL為高電平時,SDA電平由低變?yōu)楦邥r,數(shù)據(jù)傳送結束。在結束條件下,所有的操作都不能進行;

(4)數(shù)據(jù)的有效轉換開始后,當時鐘線SCL為高電平時,數(shù)據(jù)線SDA必須保持穩(wěn)定。若數(shù)據(jù)線SDA改變時,必須在時鐘線SCL為低電平時方可進行。

的I2C

2.1 MAX517簡介

MAX517是MAXIM公司生產(chǎn)的8位電壓輸出型DAC數(shù)模轉換器,它帶有I2C總線接口,允許多個設備之間進行通訊。

MAX517采用單5V電源工作。該芯片的引腳圖見圖1所示。各引腳的具體說明如下:

1腳(OUT):D/A轉換輸出端;

2腳(GND):接地;

3腳(SCL):時鐘總線;

4腳(SDA):數(shù)據(jù)總線;

5、6腳(AD1,AD0):用于選擇哪個D/A通道的轉換輸出?由于MAX517只有一個D/A,所以,使用時,這兩個引腳通常接地。

7腳(VCC):電源;

8腳(REF):參考。

2.2 MAX517的工作時序



圖2是MAX517的一個完整的轉換時序。首先應給MAX517一個地址位字節(jié)。MAX517在收到地址字節(jié)位后,會給AT89C51一個應答信號。然后,在給MAX517一個控制位字節(jié),MAX517收到控制位字節(jié)位后,再給AT89C51發(fā)一個應答信號。之后,MAX517便可以給AT89C51發(fā)送8位的轉換數(shù)據(jù)(一個字節(jié))。AT89C51收到數(shù)據(jù)之后,再給MAX517發(fā)一個應答信號。至此,一次轉換過程完成。

MAX517的一個地址字節(jié)格式如下:

BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0
01011AD1AD00

其中,前三位010出廠時已設定。對于MAX517,BIT4和BIT3這兩位應取為1。因為一個AT89C51上可以掛4個MAX517,而具體是對哪一個MAX517進行操作,則由AD1、AD0的不同取值來控制。

MAX517的控制字節(jié)格式如下:

BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0
R2R1R0RSTPDXXA0

在該字節(jié)格式中,R2、R1、R0已預先設定為0;RST為復位位,該位為1時復位所有的寄存器;PD 為電源工作狀態(tài)位,為1時,MAX517工作在4μA的休眠模式,為0時,返回正常的操作狀態(tài);A0為地址位,對于MAX517,該位應設置為0。

2.3 MAX517與AT89C51的硬件連接

AT89C51是ATMEL公司的89系列單片機的一種電路,是市面上應用相當廣泛的一種產(chǎn)品。

硬件電路中,采用MAX813作為看門狗電路,既可自動復位,也可手工復位。利用該電路可以用數(shù)碼管來顯示0-255個數(shù)字量,圖中,采用MAX7219作為數(shù)碼驅(qū)動電路,若將MAX517的輸出引腳連接到示波器上,還可以顯示相應的模擬電壓的變化情況。

的通信子程序

該系統(tǒng)應將MAX517作為從設備,AT89C51作為主設備。首先主設備向從設備發(fā)送一個地址字節(jié)58H,之后從設備則發(fā)一個應答信號,主設備接到應答后,再發(fā)給從設備一個控制字節(jié)00H,當從設備接到該控制字節(jié)后,再發(fā)給主設備一個應答。之后主設備便可發(fā)給從設備要轉換的8位數(shù)據(jù)。其工作流程圖見圖4所示。具體的程序代碼如下:

程序開始時,定義P1.6,P1.7為SDA,SCL;

//起始條件子函數(shù)

void Start(void)

{

SDA=1;

SCL=1;

NOP;

SDA=0;

NOP;

}

//停止條件子函數(shù)

void Stop(void)

{

SDA=0;

SCL=1;

NOP;

SDA=1;

NOP;

}

//應答子函數(shù)

void Ack(void)

{

SDA=0;

NOP;

SCL=1;

NOP;

SCL=0;

}

//發(fā)送數(shù)據(jù)子程序,Data為要發(fā)送的數(shù)據(jù)

void Send(uchar Data)

{

uchar BitCounter=8; //位數(shù)控制

uchar temp; //中間變量控制

do{

temp=Data;

SCL=0;

NOP;

if((temp&0x80)==0x80)

//如果最高位是1

SDA=1;

else

SDA=0;

SCL=1;

temp=Data<<1; //左移

Data=temp;

BitCounter--;

}while(BitCounter);

SCL=0;

}

//讀一個字節(jié)的數(shù)據(jù),并返回該字節(jié)值

uchar Read(void)

{

uchar temp=0;

uchar temp1=0;

uchar BitCounter=8;

SDA=1;

do{

SCL=0;

NOP;

SCL=1;

NOP;

if(SDA) //如果SDA=1

temp=temp|0x01;

else

temp=temp&0xfe;

if(BitCounter-1)

{

temp1=temp<<1;

temp=temp1;

}

BitCounter--;

}while(BitCounter);

return(temp);

}

4 結束語

由于該系統(tǒng)可通過單片機給MAX517發(fā)送0-255的數(shù)字量,并且可用數(shù)碼管顯示,同時,用示波器還可觀測相應的電壓變化,直觀性非常好。同樣,該程序?qū)纹瑱C與MAX518、MAX519等的通信都具有參考價值。



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