模拟IIC.docx
《模拟IIC.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟IIC.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
模拟IIC
IIC总线
1、IIC总线简介
IIC总线是Philips推出的一种串行总线方式，它的全称是IntelIntegrateCircuitBus，它通过SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并通过软件寻址识别每个器件，而不需要片选线（结合图1说明）。
IIC总线接口均为开漏或开集电极输出，因此需要为总线增加上拉电阻Rp。
总线速率越高，总线上拉电阻就越小，对于100Kbit/s总线速率，通常使用5.1K欧姆的上拉电阻。
IIC总线上的通信通常发生在两个器件之间，其中一个是主机另一个是从机，从机和主机均能读和写，ads1110只能作为从机。
2、数据方式
IIC总线有三种数据速率工作方式：
标准方式：
允许最高100KHz的时钟频率；
快速方式：
允许最高400KHz的时钟频率；
高速方式：
允许最高3.4MHz的时钟频率。
3、数据传送
一条IIC总线有两条线路构成：
SDA线和SCL线，SDA线传送数据，SCL提供时钟，所用数据以8位为一组在总线上传送。
在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束，这通过起始和结束信号识别，开始信号的条件是当时钟为高电平时，数据线从高到低的跳变；结束信号的条件是当时钟为高电平时，数据线从低到高的跳变。
（结合图2说明）
IIC的完整时序图，具体可参考ads1110的datasheet
发送起始信号后传送的第一字节数据具有特别的意义，其中前七位为从机地址，最后一位为读写方向位（0表示写，1表示读）。
IIC总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号（A）。
主控器接收数据时，如果要结束通信时，将在停止位之前发送非应答信号（！
A）。
IIC总线是双向的：
SDA用来发送数据和接收数据，当主机从从机中读取数据时，从机驱动数据线，当主机向从机发送数据时，主机驱动数据线，主机总是驱动时钟线。
具有IIC接口的器件在通信中可以配置为主控器也可以作为被控器，那么它就具有4种操作模式：
主发送模式、主接收模式、从发送模式和从接收模式。
（结合图3说明）
多数时候总线是空闲的，不发生通信，两条线上均是高电平。
只有主机才能发起一次通信。
为了开始通信，主机必须发起一个开始信号，通常在SCL为低的时候数据才允许改变，否则在SCL线为高电平的时候数据线改变了状态，则形成一个开始条件或结束条件。
4对于没有IIC接口的器件，比如MCS-51单片机，若想使用IIC进行串行通信，硬件上可以外扩IIC接口芯片，软件上可以模拟IIC总线时序进行通讯，在此我们采用第二种方法，这就需要软件模拟IIC的读、写时序，模拟在作为接收器时的应答信号和非应答信号。
5、IIC程序构成及代码
IIC程序一共分成7个子程序块：
开始条件，结束条件，应答信号，发送连续读信号，发送不连续读信号，发送一个字节，接收一个字节。
5.1开始条件
当时钟信号SCL处于高电平期间数据线SDA有个由高到低的跳变则表示进入IIC通信。
代码段：
voidstart（void）//开始
{
SDA=1;
_nop_（）;
SCL=1;
_nop_（）;
SDA=0;
_nop_（）;
SCL=0;
_nop_（）;
}
5.2结束条件
当时钟信号SCL处于高电平期间数据信号SDA有个由低到高的跳变表示IIC通信结束。
代码段：
voidstop（void）//结束
{
SDA=0;
_nop_（）;;
SCL=1;
_nop_（）;
SDA=1;
_nop_（）;
SCL=0;
_nop_（）;
}
5.3应答信号
一个时钟周期内如果数据信号为低则产生一个应答信号，数据为高则没有应答。
程序最后有返回值。
注意：
在检查应答信号之前一定要先释放SDA的控制权：
SDA=1；否则程序会出错。
代码段：
unsignedcharcheck_ack（void）//检查应答信号
{
SDA=1;//检测从机应答信号之前应释放对SDA线的控制权
SCL=0;
SCL=1;
_nop_（）;
if（SDA）
{
ACK=1;
}
else
{
ACK=0;
}
SCL=0;
return（ACK）;
}
5.4发送连续读信号，即主机工作在主接收方式下，接收完一个字节数据后发送应答信号
在读周期中，字节是8位为一组在总线上传送的，这就涉及到连续数据的传输。
注意：
主机发送完应答信号后要释放SDA。
代码段：
voidwrite_ack（void）//发送连续读信号
{
SCL=0;
SDA=0;
SCL=1;
_nop_（）;;
SCL=0;
SDA=1;//主发送机发送完应答信号后应释放SDA总线,否则
//只能读出第一个字节
}
5.5发送非应答信号（也可作为不连续读信号），在要结束IIC通信时可发一个非应答信号
在一个时钟周期内，数据线SDA始终为高，表示发送非应答信号。
代码段：
voidwrite_nack（void）//发送不连续读信号
{
SCL=0;
SDA=1;
SCL=1;
_nop_（）;
SCL=0;
}
5.6发送一个字节
以8位一个字节为一组进行发送。
代码段：
voidwrite_byte（unsignedchardate）//发送一个字节
{
unsignedchari=8;//发送8位
do
{
SCL=0;
if（（date&0x80）==0x80）
{
SDA=1;//写1
}
else
{
SDA=0;//写0
}
SCL=1;
_nop_（）;
SCL=0;
date=date<<1;
}while（--i）;
SDA=1;//发送完一个字节数据后应在接收器发送应答信号前释放总线
}
5.7接收一个字节：
有返回值。
代码段：
unsignedcharread_byte（void）//接收一个字节
{
unsignedchardate=0;
unsignedchari=8;
do
{
SCL=0;
SCL=1;
_nop_（）;
if（SDA）//读1
{
date=date|0x01;
}
SCL=0;
if（i-1）
{
date=date<<1;
}
}while（--i）;
return（date）;
}
6、典型应用
我们以16位A/D转换芯片ADS1110为例，说明其具体操作过程。
ADS1110的写操作是对配置寄存器进行的，首先要对ADS1110寻址，然后写入一个字节。
这个字节是写入配置寄存器。
输出寄存器不能被写入。
ADS1110的读操作首先也要对ADS1110寻址，然后从器件中读取三个字节，前两个是输出寄存器内容，第三个为配置寄存器内容。
ADS1110允许读少于三个的字节，但是多于三个字节是无效的。
从第四个以后所有的字节均为FF。
16位的输出寄存器包含了上次转换的结果，8位的配置寄存器是用来控制ADS1110的工作方式，数据速率和PGA的设置。
默认设置为8C。
具体信息参考datasheet中寄存器的说明部分。
写操作过程：
开始条件，对器件寻址，检查主机应答信号，有应答则继续。
写入一个字节到配置寄存器，检查应答信号，有应答则继续，最后结束IIC的写操作。
程序：
start（）;//开始一次通信
write_byte（0x90）;//写器件地址（写）
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
write_byte（8c）;//写配置字，8c为ads1110工作时的设置
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
stop（）;
读操作过程：
（ads1110是16位ad，转换结果分两次读出）
开始条件，读器件地址，检查主机应答信号，有应答则继续。
读高8位数据，主机发送连续读信号，读低8位数据，主机发送连续读信号，读配置寄存器状态，主机发送不连续读信号，结束IIC的读操作。
程序：
start（）;
write_byte（0x91）;//写器件地址（读）
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
temp=read_byte（）;//读高8位
write_ack（）;//连续读
tempL=read_byte（）;//读低8位
write_ack（）;//连续读
config_s=read_byte（）;//读配置寄存器的状态
write_nack（）;
stop（）;//结束读
temp=（temp<<8）+tempL;//对两次读取的结果进行处理
整个过程：
开始--->>写从机地址（写操作）--->>检测应答信号（若有应答信号）--->>写配置字，设定从机工作方式--->>检测应答信号（若有应答信号）--->>写操作结束；
开始--->>写从机地址（读操作）--->>检测应答信号（若有应答信号）--->>读高8位转换数据--->>发送应答信号即连续读信号--->>读低8位转换数据--->>发送应答信号即连续读信号--->>读配置寄存器（可选）--->>发送非应答信号信号准备结束IIC通信--->>结束读操作，可对读到的两个8位数据联接成一个16位的数据；
一次读取转换数据结束。
注意：
在以下三个地方单片机要释放对SDA总线的控制权
1）单片机作为主发送机检查从机的应答信号之前要释放SDA总线
2）单片机作为主接收机发送应答信号之后要释放SDA总线
3）单片机作为主发送机发送完一个字节数据之后要释放SDA总线
他们有一个共同的特点，即在对从机进行读操作之前释放SDA总线
7、附ads1110完整程序清单如下：
//ADS1110的驱动程序,采用IIC通讯方式
sbitSDA=P1^3;//根据硬件实际连接作相应改动
sbitSCL=P1^2;
unsignedcharACK;
voidNOP（）
{
_nop_（）;
_nop_（）;
}
*******************************************************************************
voidstart（void）//开始
{
SDA=1;
NOP（）;
SCL=1;
NOP（）;
SDA=0;
NOP（）;
SCL=0;
NOP（）;
}
**************************************************************************
voidstop（void）//结束
{
SDA=0;
NOP（）;
SCL=1;
NOP（）;
SDA=1;
NOP（）;
SCL=0;
NOP（）;
}
*************************************************************************
unsignedcharcheck_ack（void）//检查应答信号
{
SDA=1;//检测应答信号前应释放对SDA线的控制权
SCL=0;
SCL=1;
NOP（）;
if（SDA）
{
ACK=1;
}
else
{
ACK=0;
}
SCL=0;
return（ACK）;
}
*********************************************************************
voidwrite_ack（void）//发送连续读信号
{
SCL=0;
SDA=0;
SCL=1;
NOP（）;
SCL=0;
SDA=1;//主发送机发送完应答信号后应释放SDA总线,否则只能读出第一个字节
}
***************************************************************************
voidwrite_nack（void）//发送不连续读信号
{
SCL=0;
SDA=1;
SCL=1;
NOP（）;
SCL=0;
}
**********************************************************************
voidwrite_byte（unsignedchardate）//发送一个字节
{
unsignedchari=8;//发送8位
do
{
SCL=0;
if（（date&0x80））
{
SDA=1;//写1
}
else
{
SDA=0;//写0
}
SCL=1;
NOP（）;
SCL=0;
date=date<<1;
}while（--i）;
SDA=1;//发送完一个字节数据后应在接收器发送应答信号前释放总线
}
******************************************************************************
unsignedcharread_byte（void）//接收一个字节
{
unsignedchardate=0;
unsignedchari=8;
do
{
SCL=0;//在时钟大于4u秒期间读数据
SCL=1;
NOP（）;
if（SDA）//读1
{
date=date|0x01;
}
SCL=0;
if（i-1）
{
date=date<<1;
}
}while（--i）;
return（date）;
}
**************************************************************
floatads1110（unsignedcharconfig）
{
unsignedintconfig_s;//配置字状态
unsignedinttemp;
unsignedinttempL;
floatadc_value;
start（）;
//开始写
write_byte（0x90）;//写器件地址（写）
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
write_byte（config）;//写配置字
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
stop（）;
start（）;
write_byte（0x91）;//写器件地址（读）
if（check_ack（））//检测应答信号
{
return（0）;
}
temp=read_byte（）;//读高8位
write_ack（）;//连续读
tempL=read_byte（）;//读低8位
write_ack（）;//连续读
config_s=read_byte（）;//读配置寄存器的状态
write_nack（）;
stop（）;//结束读
temp=（temp<<8）+tempL;
x=56;
y=4;
printf（"%d",temp）;
adc_value=temp;
adc_value=adc_value*2.048/32768;
return（adc_value）;
}
升级会员 