MAX517與單片機的I2C總線(xiàn)數據通信

摘要：介紹了I2C總線(xiàn)的特點(diǎn)及數據通信的基本協(xié)議，并以AT89C51單片機與美國MAXIM公司的8位電壓輸出DAC數模轉換器MAX517之間的通信為例，詳細介紹了通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行數據通信的具體硬件電路連接和其通信子程序的編程方法。 關(guān)鍵詞：I2C總線(xiàn);AT89C51;MAX517;數據通信 1 I2C總線(xiàn)的特點(diǎn)及基本通信協(xié)議 I2C總線(xiàn)是Philips公司開(kāi)發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線(xiàn)制同步串行總線(xiàn)。它只需要兩根線(xiàn)串行數據線(xiàn)和串行時(shí)鐘線(xiàn)即可使連接于總線(xiàn)上的器件之間實(shí)現信息傳送，同時(shí)可通過(guò)對器件進(jìn)行軟件尋址，而不是對硬件進(jìn)行片選尋址的方式來(lái)節約通信線(xiàn)數目，從而減少了硬件所占空間。因為總線(xiàn)已集成在片內，所以大大縮短了設計時(shí)間，此外，在從系統中移去或增加集成電路芯片時(shí)，對總線(xiàn)上的其它集成芯片沒(méi)有影響。

1.1 I2C總線(xiàn)的主要特點(diǎn) I2C總線(xiàn)通常由兩根線(xiàn)構成：串行數據線(xiàn)(SDA)和串行時(shí)鐘線(xiàn)(SCL);總線(xiàn)上所有的器件都可以通過(guò)軟件尋址，并保持簡(jiǎn)單的主從關(guān)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(xiàn)是一個(gè)真正的多主總線(xiàn)，它帶有競爭監測和仲裁電路。當多個(gè)主器件同時(shí)啟動(dòng)設備時(shí)，總線(xiàn)系統會(huì )自動(dòng)進(jìn)行沖突監測及仲裁，從而確保了數據的正確性; I2C總線(xiàn)采用8位、雙向串行數據傳送方式，標準傳送速率為100kB/s，快速方式下可達400kB/s;同步時(shí)鐘可以作為停止或重新啟動(dòng)串行口發(fā)送的握手方式;連接到同一總線(xiàn)的集成電路數目只受400pF的最大總線(xiàn)電容的限制。 1.2 I2C總線(xiàn)數據通信基本協(xié)議 利用I2C總線(xiàn)進(jìn)行數據通信時(shí)，應遵守如下基本操作： (1)總線(xiàn)應處于不忙狀態(tài)，當數據總線(xiàn)(SDA)和時(shí)鐘總線(xiàn)(SCL)都為高電平時(shí)，為不忙狀態(tài); (2)當SCL為高電平時(shí)，SDA電平由高變低時(shí)，數據傳送開(kāi)始。所有的操作必須在開(kāi)始之后進(jìn)行; (3)當SCL為高電平時(shí)，SDA電平由低變?yōu)楦邥r(shí)，數據傳送結束。在結束條件下，所有的操作都不能進(jìn)行; (4)數據的有效轉換開(kāi)始后，當時(shí)鐘線(xiàn)SCL為高電平時(shí)，數據線(xiàn)SDA必須保持穩定。若數據線(xiàn)SDA改變時(shí)，必須在時(shí)鐘線(xiàn)SCL為低電平時(shí)方可進(jìn)行。

2 AT89C51與MAX517的I2C數據通信 2.1 MAX517簡(jiǎn)介 MAX517是MAXIM公司生產(chǎn)的8位電壓輸出型DAC數模轉換器，它帶有I2C總線(xiàn)接口，允許多個(gè)設備之間進(jìn)行通訊。 MAX517采用單5V電源工作。該芯片的引腳圖見(jiàn)圖1所示。各引腳的具體說(shuō)明如下： 1腳(OUT)：D/A轉換輸出端; 2腳(GND)：接地; 3腳(SCL)：時(shí)鐘總線(xiàn); 4腳(SDA)：數據總線(xiàn); 5、6腳(AD1，AD0)：用于選擇哪個(gè)D/A通道的轉換輸出由于MAX517只有一個(gè)D/A，所以，使用時(shí)，這兩個(gè)引腳通常接地。 7腳(VCC)：電源; 8腳(REF)：參考。 2.2 MAX517的工作時(shí)序 圖3 圖2是MAX517的一個(gè)完整的轉換時(shí)序。首先應給MAX517一個(gè)地址位字節。MAX517在收到地址字節位后，會(huì )給AT89C51一個(gè)應答信號。然后，在給MAX517一個(gè)控制位字節，MAX517收到控制位字節位后，再給AT89C51發(fā)一個(gè)應答信號。之后，MAX517便可以給AT89C51發(fā)送8位的轉換數據(一個(gè)字節)。AT89C51收到數據之后，再給MAX517發(fā)一個(gè)應答信號。至此，一次轉換過(guò)程完成。 MAX517的一個(gè)地址字節格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 0 1 0 1 1 AD1 AD0 0 其中，前三位010出廠(chǎng)時(shí)已設定。對于MAX517，BIT4和BIT3這兩位應取為1。因為一個(gè)AT89C51上可以?huà)?個(gè)MAX517，而具體是對哪一個(gè)MAX517進(jìn)行操作，則由AD1、AD0的不同取值來(lái)控制。 MAX517的控制字節格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 R2 R1 R0 RST PD X X A0 在該字節格式中，R2、R1、R0已預先設定為0;RST為復位位，該位為1時(shí)復位所有的寄存器;PD 為電源工作狀態(tài)位，為1時(shí)，MAX517工作在4μA的休眠模式，為0時(shí)，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。 圖3所示為MAX517與AT89C51的硬件連接電路。該硬件電路中，采用MAX813作為看門(mén)狗電路,既可自動(dòng)復位，也可手工復位。利用該電路可以用數碼管來(lái)顯示0-255個(gè)數字量,圖中,采用MAX7219作為數碼驅動(dòng)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。 3 MAX517與AT89C51的通信子程序 該系統應將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(gè)地址字節58H，之后從設備則發(fā)一個(gè)應答信號，主設備接到應答后，再發(fā)給從設備一個(gè)控制字節00H，當從設備接到該控制字節后，再發(fā)給主設備一個(gè)應答。之后主設備便可發(fā)給從設備要轉換的8位數據。其工作流程圖見(jiàn)圖4所示。具體的程序代碼如下： 程序開(kāi)始時(shí)，定義P1.6，P1.7為SDA，SCL; //起始條件子函數 void Start(void) { SDA=1; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; } //停止條件子函數 void Stop(void) { SDA=0; SCL=1; NOP;

SDA=1; NOP; } //應答子函數 void Ack(void) { SDA=0; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; } //發(fā)送數據子程序，Data為要發(fā)送的數據 void Send(uchar Data) { uchar BitCounter=8; //位數控制 uchar temp; //中間變量控制 do{ temp=Data; SCL=0; NOP; if((temp0x80)==0x80) //如果最高位是1 SDA=1; else SDA=0; SCL=1; temp=Data1; //左移 Data=temp; BitCounter--; }while(BitCounter); SCL=0; } //讀一個(gè)字節的數據，并返回該字節值 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=temp0xfe; if(BitCounter-1) { temp1=temp1; temp=temp1; } BitCounter--; }while(BitCounter); return(temp); } 4　結束語(yǔ) 由于該系統可通過(guò)單片機給MAX517發(fā)送0-255的數字量，并且可用數碼管顯示，同時(shí)，用示波器還可觀(guān)測相應的電壓變化，直觀(guān)性非常好。同樣，該程序對單片機與MAX518、MAX519等的通信都具有參考價(jià)值。