I2C總線(xiàn)協(xié)議及其應用

SDA線(xiàn)上的數據在時(shí)鐘“高”期間必須是穩定的，只有當SCL線(xiàn)上的時(shí)鐘信號為低時(shí)，數據線(xiàn)上的“高”或“低”狀態(tài)才可以改變。輸出到SDA線(xiàn)上的每個(gè)字節必須是8位，每次傳輸的字節不受限制，每個(gè)字節必須有一個(gè)應答為ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一內部中斷）前不能接收另一數據的完整字節時(shí)，它可以保持時(shí)鐘線(xiàn)SCL為低，以促使發(fā)送器進(jìn)入等待狀態(tài)，當接收器械準備好接受數據的其它字節并釋放時(shí)鐘SCL后，數據傳輸繼續進(jìn)行。I2C數據總線(xiàn)傳送時(shí)序如圖4。

圖4:總線(xiàn)據傳送順序

數據傳送具有應答是必須的。與應答對應的時(shí)鐘脈沖由主控器產(chǎn)生，發(fā)送器在應答期間必須下拉SDA線(xiàn)。當尋址的被控器件不能應答時(shí)，數據保持為高，接著(zhù)主控器產(chǎn)生停止條件終止傳輸。在傳輸的過(guò)程中，當用到主控接收器的情況下，主控接收器必須發(fā)出一數據結束信號給被控發(fā)送器，被控發(fā)送器必須釋放數據線(xiàn)，以允許主控器產(chǎn)生停止條件。合法的數據傳輸格式如下：

I2C總線(xiàn)在開(kāi)始條件后的首字節決定哪個(gè)被控器將被主控器選擇，例外的是“通用訪(fǎng)問(wèn)”地址，它可以尋址所有期間。當主控器輸出一地址時(shí)，系統中的每一器件都將開(kāi)始條件后的前七位地址和自己地址比較。如果相同，該器件認為自己被主控器尋址，而作為被控接收器或被控發(fā)送器則取決于R/W位。
二、I2C總線(xiàn)的應用
I2C總線(xiàn)是各種總線(xiàn)中使用信號線(xiàn)最少，并具有自動(dòng)尋址，多主機時(shí)鐘同步和仲裁等功能很強的總線(xiàn)。因此，使用I2C設計計算機系統十分方便、靈活、體積也小，在各類(lèi)實(shí)際應用中得到廣泛應用。下面舉兩個(gè)應用示例。 1. 伺服控制系統用I2C擴展LCD顯示
圖5是一個(gè)伺服系統的結構圖。用8XC752單片機的PWM輸出經(jīng)放大后驅動(dòng)電機，電機的轉速有測速機測取并直接送到8XC752片內A/D電路。處理后的有關(guān)信息經(jīng)I2C總線(xiàn)送到LCD驅動(dòng)芯片PCF8577以驅動(dòng)六十四段LCD顯示板。

圖5:伺服系統結構框圖

2. 通用I/O端口作為I2C總線(xiàn)接口
目前，51、96系列的單片機應用很廣，但是它們都沒(méi)有I2C總線(xiàn)接口，限制了在這些系統中使用具有I2C總線(xiàn)接口的器件。但通過(guò)對I2C總線(xiàn)時(shí)序的分析知道可以用51單片機的兩根I/O線(xiàn)來(lái)實(shí)現I2C總線(xiàn)的功能。I2C總線(xiàn)規定SCL線(xiàn)和SDA線(xiàn)是各設備對應輸出狀態(tài)相“與”的結果，任一設備都可以用輸出低電平的方法延長(cháng)SCL低電平時(shí)間，迫使高速設備進(jìn)入等待狀態(tài)，實(shí)現不同速度設備間的時(shí)鐘同步。因此，即使時(shí)鐘脈沖的高、低電平時(shí)間長(cháng)短不一，也能實(shí)現數據的可靠傳送，可以用軟件控制I/O口做I2C接口。下面就是用GMS97C2051DE的通用I/O口作為I2C總線(xiàn)接口由軟件控制實(shí)現數據傳送的例子，圖6為其連線(xiàn)圖。

圖6:GMS97C2051 擴展EEPROM接線(xiàn)圖