MAX517與單片機(jī)的I2C總線數(shù)據(jù)通信

摘要：介紹了I2C總線的特點(diǎn)及數(shù)據(jù)通信的基本協(xié)議，并以AT89C51單片機(jī)與美國MAXIM公司的8位電壓輸出DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器MAX517之間的通信為例，詳細(xì)介紹了通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)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;AT89C51;MAX517;數(shù)據(jù)通信 1 I2C總線的特點(diǎn)及基本通信協(xié)議 I2C總線是Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線串行數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘線即可使連接于總線上的器件之間實(shí)現(xiàn)信息傳送，同時(shí)可通過對器件進(jìn)行軟件尋址，而不是對硬件進(jìn)行片選尋址的方式來節(jié)約通信線數(shù)目，從而減少了硬件所占空間。因?yàn)榭偩€已集成在片內(nèi)，所以大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，此外，在從系統(tǒng)中移去或增加集成電路芯片時(shí)，對總線上的其它集成芯片沒有影響。

1.1 I2C總線的主要特點(diǎn) I2C總線通常由兩根線構(gòu)成：串行數(shù)據(jù)線(SDA)和串行時(shí)鐘線(SCL);總線上所有的器件都可以通過軟件尋址，并保持簡單的主從關(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總線是一個(gè)真正的多主總線，它帶有競爭監(jiān)測和仲裁電路。當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，總線系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行沖突監(jiān)測及仲裁，從而確保了數(shù)據(jù)的正確性; I2C總線采用8位、雙向串行數(shù)據(jù)傳送方式，標(biāo)準(zhǔn)傳送速率為100kB/s，快速方式下可達(dá)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;連接到同一總線的集成電路數(shù)目只受400pF的最大總線電容的限制。 1.2 I2C總線數(shù)據(jù)通信基本協(xié)議 利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，應(yīng)遵守如下基本操作： (1)總線應(yīng)處于不忙狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)總線(SDA)和時(shí)鐘總線(SCL)都為高電平時(shí)，為不忙狀態(tài); (2)當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA電平由高變低時(shí)，數(shù)據(jù)傳送開始。所有的操作必須在開始之后進(jìn)行; (3)當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA電平由低變?yōu)楦邥r(shí)，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。在結(jié)束條件下，所有的操作都不能進(jìn)行; (4)數(shù)據(jù)的有效轉(zhuǎn)換開始后，當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA必須保持穩(wěn)定。若數(shù)據(jù)線SDA改變時(shí)，必須在時(shí)鐘線SCL為低電平時(shí)方可進(jìn)行。

2 AT89C51與MAX517的I2C數(shù)據(jù)通信 2.1 MAX517簡介 MAX517是MAXIM公司生產(chǎn)的8位電壓輸出型DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它帶有I2C總線接口，允許多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通訊。 MAX517采用單5V電源工作。該芯片的引腳圖見圖1所示。各引腳的具體說明如下： 1腳(OUT)：D/A轉(zhuǎn)換輸出端; 2腳(GND)：接地; 3腳(SCL)：時(shí)鐘總線; 4腳(SDA)：數(shù)據(jù)總線; 5、6腳(AD1，AD0)：用于選擇哪個(gè)D/A通道的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換時(shí)序。首先應(yīng)給MAX517一個(gè)地址位字節(jié)。MAX517在收到地址字節(jié)位后，會(huì)給AT89C51一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。然后，在給MAX517一個(gè)控制位字節(jié)，MAX517收到控制位字節(jié)位后，再給AT89C51發(fā)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。之后，MAX517便可以給AT89C51發(fā)送8位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(一個(gè)字節(jié))。AT89C51收到數(shù)據(jù)之后，再給MAX517發(fā)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。至此，一次轉(zhuǎn)換過程完成。 MAX517的一個(gè)地址字節(jié)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出廠時(shí)已設(shè)定。對于MAX517，BIT4和BIT3這兩位應(yīng)取為1。因?yàn)橐粋€(gè)AT89C51上可以掛4個(gè)MAX517，而具體是對哪一個(gè)MAX517進(jìn)行操作，則由AD1、AD0的不同取值來控制。 MAX517的控制字節(jié)格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 R2 R1 R0 RST PD X X A0 在該字節(jié)格式中，R2、R1、R0已預(yù)先設(shè)定為0;RST為復(fù)位位，該位為1時(shí)復(fù)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(yīng)設(shè)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(jī)的一種電路，是市面上應(yīng)用相當(dāng)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作為看門狗電路,既可自動(dòng)復(fù)位，也可手工復(fù)位。利用該電路可以用數(shù)碼管來顯示0-255個(gè)數(shù)字量,圖中,采用MAX7219作為數(shù)碼驅(qū)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(yīng)的模擬電壓的變化情況。 3 MAX517與AT89C51的通信子程序 該系統(tǒng)應(yīng)將MAX517作為從設(shè)備，AT89C51作為主設(shè)備。首先主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)58H，之后從設(shè)備則發(fā)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，主設(shè)備接到應(yīng)答后，再發(fā)給從設(shè)備一個(gè)控制字節(jié)00H，當(dāng)從設(shè)備接到該控制字節(jié)后，再發(fā)給主設(shè)備一個(gè)應(yīng)答。之后主設(shè)備便可發(fā)給從設(shè)備要轉(zhuǎn)換的8位數(shù)據(jù)。其工作流程圖見圖4所示。具體的程序代碼如下： 程序開始時(shí)，定義P1.6，P1.7為SDA，SCL; //起始條件子函數(shù) void Start(void) { SDA=1; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; } //停止條件子函數(shù) void Stop(void) { SDA=0; SCL=1; NOP;

SDA=1; NOP; } //應(yīng)答子函數(shù) void Ack(void) { SDA=0; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; } //發(fā)送數(shù)據(jù)子程序，Data為要發(fā)送的數(shù)據(jù) void Send(uchar Data) { uchar BitCounter=8; //位數(shù)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(jié)的數(shù)據(jù)，并返回該字節(jié)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(jié)束語 由于該系統(tǒng)可通過單片機(jī)給MAX517發(fā)送0-255的數(shù)字量，并且可用數(shù)碼管顯示，同時(shí)，用示波器還可觀測相應(yīng)的電壓變化，直觀性非常好。同樣，該程序?qū)纹瑱C(jī)與MAX518、MAX519等的通信都具有參考價(jià)值。