浙江工业大学单片机第三次实验

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1、Cortex-M4原理与实践实验报告姓名学号〔指导老师专业班级学院信息工程学院实验五I2C编程及应用—、实验目的1.了解12C总线的特点和功能。2.学会C语言模拟I2C时序。3.学会用I2C总线对PCA9557芯片进行操作。二、实验原理1.I2C总线介绍Inter-IC总线又称I2C总线是一种简单的双向一线制串行通信总线。多个符合I2C总线标准的器件都可以通过同一条I2C总线进行通信，而不需要额外的地址译码器。I2C总线应用中主要涉及如下几个基本概念：发送器：本次传送中发送数据（不包括地址和命令）到总线的器件。接收器：

2、本次传送中从总线接收数据（不包括地址和命令）的器件。主机：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件，它可以是发送器或接收器。主机通常是微控制器。从机：被主机寻址的器件，它可以是发送器或接收器。I2C总线仅使用两个信号：SDA和SCL。SDA是双向串行数据线，SCL是双向串行时钟线。当SDA和SCL线为高电平时，总线为空闲状态。I2C总线连接方式如图5-1所示。在时钟SCL的高电平期间，SDA线上的数据必须保持稳定。SDA仅可在时钟SCL为低电平时改变，如图5-2所示。I2C总线的协议定义了两种状态：起始和停止。当SCL

3、为高电平时，在SDA线上从高到低的跳变被定义为起始条件；而当SCL为高电平时，在SDA线上从低到高的天边则被定义为停止条件。总线在起始条件之后被看作为忙状态，总线在停止条件之后被看作为空闲。A1A25CLGNDSDA图5-1I2C总线连接形式…/：:X：11*/~:/~oGL:DataLine>Changd.1•厂一一1图5-2I2C总线的数据有效性r-"/SCL：S：//11p.1..-JStartConditionI.・■」StopCondition图5-3I2C总线起始条件和停止件SDA线上的每个字节必须

4、为8位长。不限制每次传输的字节书。每个字节后面必须带有一个应答位。数据传输是MSB在前。当接收器不能接受另一个完整的字节时，它可以将时钟线SCL拉倒低电平，以迫使发送器进入等待状态。当接收器释放时钟SCL时继续进行数据传输。从机地址在起始条件之后发送。该地址为7位，后面跟的是第8位是数据方向位，这个数据方向位决定了下一个操作是接受（高电平）还是发送（低电平），0表示传输（发送）；1表示请求数据（接收）。数据传输始终由主机产生的停止条件來终止。然而，通过产生重复的起始条件和寻址另一个从机（而无需先产生停止条件），主机仍然

5、可以再总线上通信。因此,在这种传输过程中可能会有接收/发送格式的不同组合。首字节的前面7位组成了从机地址（见图5-5）o第8位决定了消息的方向。首字节的R/S位为0表示主机将向所选择的从机发送信息。该位为1表示主机将接收来自从机的信息。带有I2C总线的器件除了有从机地址（SlaveAddress）夕卜，还有数据地址（也称了地址）。从机地址是指该器件在I2C总线上被主机寻址的地址，而数据地址是指该器件内部不同部件和存储单元的编址。SlaveAddress0011A2A1AOR/W

6、Tn

7、

8、

9、

10、W,/IFixedPro

11、arammable图5-5在第一个字节的R/S位2.板上I2C资源及特性PCA9557芯片、ADXL345芯片上均有I2C总线接口。每条总线有一条SDA双向串行数据线和一条SCL双向串行时钟线。数据传输速率可根据需要选择高速或低速。I2C总线具有如下特性：1）总线仅由2根信号线组成可节省芯片I/O、节省PCB面积、节省线材成本，等等。2）总线协议简单容易实现协议的基本部分相当简单，因此在芯片内部以硬件的方法实现I2C部件的逻辑是容易的。即使MCU内部没有硬件的I2C总线接口，也能够方便的利用开漏的］：/0（如果没有，可

12、用准双向I/O代替）来模拟实现。3）支持的器件多主流半导体公司生产的大量器件带有I2C器件提供了广阔的空间。在现代微控制器设计当中I2C总线接口已经成为标准的重要片内外设之一。4）总线上可同时挂接多个器件同一条I2C总线可以挂接多个器件，器件之间靠不同的编址來区分的，不需要附加的I/O线或地址译码部件。5）总线可裁减性好在原有总线连接的基础上可以随时新增或者删除器件。用软件可以容易实现I2C线的自检功能，能够及时发现总线上的变动。6）总线电气兼容性I2C总线规定器件之间以开漏I/O相连接，只要选取适当的上拉电阻即能实现

13、不同逻辑电平之间的互联通信，而不需要额外的转换。7）支持多种通信方式一主多从、多主机通信及广播模式等。8）通信速率高并兼顾低速通信I2C总线标准传输速率为100kbps（每杪100K位）。在快速模式下为400kpbs。按照后來修订的版本，位速率可高达3.4MbpsoI2C总线的通信速率也可以低至几kpbs以下，用以支持低速器件（比