单片机C语言程序设计 教学课件 作者 侯殿有4.14.ppt

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 1．C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，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。 2．C总线的基本结构 C总线是由数据线SAD和时钟线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。 3．C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： 4．C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CAT