基于I2C總線(xiàn)的單主多從單片機之間的通信

　　引言

　　隨著(zhù)單片機控制系統的不斷擴大以及控制功能不斷增多，有限的單個(gè)單片機通用I/O口已不能滿(mǎn)足同一系統中控制多個(gè)受控對象需要，隨著(zhù)FC總線(xiàn)研究的深入，用I2C總線(xiàn)擴展單片機I/O口的方法在全自動(dòng)、半自動(dòng)儀器的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應用，本文介紹了一個(gè)測試系統通過(guò)FC總線(xiàn)擴展I/O口實(shí)現了系統的多個(gè)功能。給出了系統的硬件連接以及Atmega128與三個(gè)Atmega168之間的軟件通信流程圖。

　　2 系統的硬件結構

　　圖1是作者所研究的測試系統的整體框圖，本系統中主要芯片PHILIPS公司的LPC2292，在此系統中鍵盤(pán)上其中三個(gè)按鈕分別控制三個(gè)電機，系統的主要功能是LPC2292將掃描到的鍵盤(pán)信息發(fā)給Atmega128單片機，Atmega128單片機通過(guò)I2C總線(xiàn)尋址Atmega168，并向被尋址的Atmega168發(fā)送電機控制命令，最后，電機根據Atmega168控制策略正常運行。電機啟動(dòng)同時(shí)，數據采集模塊也開(kāi)始正常運行，數據采集模塊把采到數據送到LPC2292的A/D轉換接口，然后將ADC輸出的數據發(fā)送到LCD。系統中的撥碼開(kāi)關(guān)用于設置相應的Atmega168單片機的地址，當單片機Atmega128接收到LPC2292發(fā)來(lái)的控制命令時(shí)，通過(guò)I2C總線(xiàn)尋址Atmega168，當某個(gè)Atmega168的地址與Atmega128廣播地址相同時(shí)，它就開(kāi)始根據Atmega128發(fā)送的命令控制電機開(kāi)始工作。

圖1基于I2C總線(xiàn)的I/O擴展框圖

　　3 I2C總線(xiàn)

　　I2C總線(xiàn)是PHILIPS公司推出的芯片間串行數據傳輸總線(xiàn)，軟、硬件協(xié)議十分巧妙，2根線(xiàn)(SDA，SCL)HP可實(shí)現完善的全雙工同步數據傳送，能夠十分方便地構成單主系統或多主系統和外同器件擴展系統。不過(guò)，多主系統(即系統中有多個(gè)I2C總線(xiàn)接口的單片機)會(huì )出現多主競爭的復雜狀態(tài)。I2C器件是把I2C的協(xié)議植入器件的I/O接口，使用時(shí)器件直接掛到I2C總線(xiàn)上，這一特點(diǎn)給用戶(hù)在設計應用系統時(shí)帶來(lái)了極大的方便。I2C器件無(wú)須片選信號，是否選中是由主器件發(fā)出的I2C從地址決定的。

　　所有掛到I2C總線(xiàn)的外圍器件，各自都有一個(gè)唯一確定的地址。任何時(shí)刻總線(xiàn)上只有一個(gè)主控器件對總線(xiàn)實(shí)行控制權，分時(shí)實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的數據傳送。I2C總線(xiàn)上所有外闈器件都有規范的器件地址，器件地址由7位組成，它和1位方向位(R/W)構成了I2C總線(xiàn)器件的尋址字節SLA，格式如下：

　　器件地址(A6，A5，A4，A3)是I2C總線(xiàn)外圍接口器件同有的地址編碼(4位或5位)，器件出廠(chǎng)時(shí)已固化好。引腳地址(A2，A1，A0)和器件在電路中的實(shí)際接法有關(guān)(地址線(xiàn)、電源或地)，形成地址數據。數據方向位(R/W)規定了總線(xiàn)上的主節點(diǎn)對從節點(diǎn)的數據傳送方向，當(R/W)位置1時(shí)接收，當(R/W)為0時(shí)發(fā)送。圖1中的撥碼開(kāi)關(guān)設置了從單片機Atmega168的地址，也就是從機地址的低三位(A2，AI，A0)，當某個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)的某個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，相應的地址位為零，否則相應位為1，因此可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)上開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)設定從單片機Atmega168的地址，比如某個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)與A0、A2位對應的開(kāi)關(guān)閉合，與Al對應的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，那么這個(gè)單片機地址的低三位為010。

　　4 I2C通信的流程圖

　　根據I2C總線(xiàn)的傳輸協(xié)議規范和硬件連接，作者給出了如圖2和圖3基本程序流程圖和部分程序。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為c語(yǔ)言，與匯編語(yǔ)言相比，可以提高軟件的執行速度。