第11章 串行扩展技术

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1、2016/3/51第11章：串行扩展技术11.1单总线串行扩展目录11.2SPI总线串行扩展11.3I2C总线扩展11.3.1I2C总线基础11.3.280C51的I2C总线时序模拟11.3.380C51与AT24C02的接口单片机总线扩展技术，按照数据传送方式，可分为两大类：并行总线扩展技术和串行总线扩展技术。并行总线速度快，适合短距离高速传送；串行总线连线少，结构简单，占用单片机的I/O口资源少，可直接与许多外围设备连接，适合远距离慢速传送。目前，单片机应用系统中常用的串行扩展总线有：•单总线(1-WireBUS)、•SPI总线(Se

2、rialPeripheralInterfaceBUS)、•I2C总线(Inter-IntegratedCircuitBUS)及•SMBus总线(SystemManagementBus)等。312016/3/5单总线(1-WireBus)是美国的Maxim全资子公司达拉斯(DALLAS)半导体公司推出了一项特有的串行扩展总线技术，已经集成到各种类型的芯片中，如存储器、温度传感器、A/D转换器、实时时钟和电池管理芯片等。单总线只有一条数据输入/输出线DQ，总线上的所有器件都挂在DQ上，电源也通过这条信号线供给，这种使用一条信号线的串行扩展技术

3、，称为单总线技术。单总线技术采用单根信号线，既能传输时钟，又能传输数据，而且数单总线技术据传输是双向的，实现半双工通信。单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等诸多优点，在测量、控制、认证和识别等领域的应用越来越广泛。4单总线系统中配置的各种器件，由DALLAS公司提供的专用芯片实现。每个芯片都有64位ROM，厂家对每一个芯片用激光烧写编码，其中存有16位十进制编码序列号，它是器件的地址编号，确保它挂在总线上后，可以被唯一确定。图11-1单总线芯片的内部结构示意图5【例11-1】图11-2（a）所示为一个由单总线

4、构成的分布式温度监测系统实例，也可用于各种狭小空间内设备的数字测温。图中多个带有单总线接口的数字温度传感器DS18B20芯片都挂在单片机的1根I/O口线(即DQ线)上。单片机对每个DS18B20通过总线DQ寻址。DQ为漏极开路，需加上拉电阻。图11-2单总线构成的分布式温度监测系统622016/3/5DS18B20具有以下特点：(1)体积小、结构简单、使用方便。(2)每个芯片都有唯一的64位光刻ROM编码，家族码为28H。(3)温度测量范围-55～+125℃,在-10～+85℃范围内,测量精度可达±0.5℃。(4)DS18B20的分辨率为

5、可编程的9～12位(其中包括1位符号位)，对应的温度变化量分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃。(5)DS18B20的转换时间与分辨率有关。当设定为9位时，转换时间为93.75ms；当设定为10位时，转换时间为187.5ms；当设定为11位时，转换时间为375ms；当设定为12位时，转换时间为750ms。(6)DS18B20片内含有SRAM(暂存寄存器)和E2PROM(非易失寄存器)，单片机写入E2PROM的上下限温度值以及对DS18B20的设置，在芯片掉电的情况下不丢失。7SPI总线（SerialPeripheral

6、InterfaceBUS）的中文意思就是串行外部设备接口，SPI总线是由Motorola公司最先推出的全双工同步串行总线，允许单片机与各种外围设备以串行方式进行通信，主要应用在EEPROM，FLASHRAM，实时时钟，LCD显示驱动器，A/D转换器，D/A转换器等芯片中。标准的SPI总线可直接与各个厂家生产的具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行连接，只需通过4条信号线就可以实现主从设备之间的通信，被称为四线制同步串行总线。SPI使用4条线：串行时钟SCK，主器件输入/从器件输出数据线MISO，主器件输出/从器件输入数据线MOSI和从

7、器件选择线。8图11-3SPI外围串行扩展结构图图11-4SPI数据传送格式932016/3/5【例11-2】设计80C51单片机与串行A/D转换器TLC2543的SPI接口。图11-580C51单片机与TLC2543的SPI接口10具体的子程序如下：ADCOMDBYTE6FH；定义命令存储单元ADOUTHBYTE6EH；定义存储转换结果高4位单元ADOUTLBYTE6DH；定义存储转换结果低8位单元ADCONV：CLRP1.0；时钟脚为低电平CLRP1.3；片选有效，选中TLC2543MOVR2，#08H；送出下一次8位转换命令和读8位

8、转换结果做准备MOVA，ADCOMD；下一次转换的命令在ADCOMD单元中送ALOOP1：MOVC，P1.2；读入1位转换结果RRCA；1位转换结果带进位位右移MOVP1.1，C；送出命令字节