基于IIC总线的设计_关于I2C和SPI总线协议.doc

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1、基于IIC总线的设计_关于I2C和SPI总线协议IICvsSPI　　现今，在低端数字通信应用领域，我们随处可见IIC(Inter-IntegratedCircuit)和SPI(SerialPeripheralInterface)的身影。原因是这两种通信协议非常适合近距离低速芯片间通信。Philips（forIIC）和Motorola（forSPI）出于不同背景和市场需求制定了这两种标准通信协议。　　IIC开发于1982年，当时是为了给电视机内的CPU和外围芯片提供更简易的互联方式。电视机是最早的嵌入式系统之一，而

2、最初的嵌入系统是使用内存映射（memory-mappedI/O）的方式来互联微控制器和外围设备的。要实现内存映射，设备必须并联入微控制器的数据线和地址线，这种方式在连接多个外设时需大量线路和额外地址解码芯片，很不方便并且成本高。　　为了节省微控制器的引脚和和额外的逻辑芯片，使印刷电路板更简单，成本更低，位于荷兰的Philips实验室开发了‘Inter-IntegratedCircuit’，IIC或IIC，一种只使用二根线接连所有外围芯片的总线协议。最初的标准定义总线速度为100kbps。经历几次修订，主要是199

3、5年的400kbps，1998的3.4Mbps。　　有迹象表明，SPI总线首次推出是在1979年，Motorola公司将SPI总线集成在他们第一支改自68000微处理器的微控制器芯片上。SPI总线是微控制器四线的外部总线（相对于内部总线）。与IIC不同，SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商与驱动开发者通过datasheets和applicaTIonnotes沟通实现上的细节。SPI　　对于有经验的数字电子工程师来说，用SPI互联两支数字设备是相当直观的。SPI是种四根

4、信号线协议（如图）：　　　　§SCLK:SerialClock(outputfrommaster);　　§MOSI;SIMO:MasterOutput,SlaveInput(outputfrommaster);　　§MISO;SOMI:MasterInput,SlaveOutput(outputfromslave);　　§SS:SlaveSelect(acTIvelow,outputfrommaster).　　SPI是［单主设备（single-master）］通信协议，这意味着总线中的只有一支中心设备能发起通信。

5、当SPI主设备想读/写［从设备］时，它首先拉低［从设备］对应的SS线（SS是低电平有效），接着开始发送工作脉冲到时钟线上，在相应的脉冲时间上，［主设备］把信号发到MOSI实现“写”，同时可对MISO采样而实现“读”，如下图：　　　　SPI有四种操作模式——模式0、模式1、模式2和模式3，它们的区别是定义了在时钟脉冲的哪条边沿转换（toggles）输出信号，哪条边沿采样输入信号，还有时钟脉冲的稳定电平值（就是时钟信号无效时是高还是低）。每种模式由一对参数刻画，它们称为时钟极（clockpolarity）CPOL与时

6、钟期（clockphase）CPHA。　　　　［主从设备］必须使用相同的工作参数——SCLK、CPOL和CPHA，才能正常工作。如果有多个［从设备］，并且它们使用了不同的工作参数，那么［主设备］必须在读写不同［从设备］间重新配置这些参数。以上SPI总线协议的主要内容。SPI不规定最大传输速率，没有地址方案；SPI也没规定通信应答机制，没有规定流控制规则。事实上，SPI［主设备］甚至并不知道指定的［从设备］是否存在。这些通信控制都得通过SPI协议以外自行实现。例如，要用SPI连接一支［命令-响应控制型］解码芯片，则

7、必须在SPI的基础上实现更高级的通信协议。SPI并不关心物理接口的电气特性，例如信号的标准电压。在最初，大多数SPI应用都是使用间断性时钟脉冲和以字节为单位传输数据的，但现在有很多变种实现了连续性时间脉冲和任意长度的数据帧。IIC　　与SPI的单主设备不同，IIC是多主设备的总线，IIC没有物理的芯片选择信号线，没有仲裁逻辑电路，只使用两条信号线——‘serialdata’(SDA)和‘serialclock’(SCL)。IIC协议规定：　　§第一，每一支IIC设备都有一个唯一的七位设备地址；　　§第二，数据帧大

8、小为8位的字节；　　§第三，数据（帧）中的某些数据位用于控制通信的开始、停止、方向（读写）和应答机制。　　IIC数据传输速率有标准模式（100kbps）、快速模式（400kbps）和高速模式（3.4Mbps），另外一些变种实现了低速模式（10kbps）和快速+模式（1Mbps）。　　物理实现上，IIC总线由两根信号线和一根地线组成。两根信号线都是双向传输的，参考下图。II