MAX517與51單片機的I2C總線(xiàn)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：

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)欤磦€(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：

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。

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((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(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＝ｔｅｍｐ＆０ｘｆｅ;

ｉｆ(ＢｉｔＣｏｕｎｔｅｒ－１)

{

ｔｅｍｐ１＝ｔｅｍｐ＜＜１;

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。