第三章I2C总线接口器件的应用设计.docx

1、第三章 I2C总线接口器件的应用设计第三章 I2C总线接口器件的应用设计3.1 模拟I2C总线汇编程序软件包3.1.1 概述为了非常方便地对I2C从器件进行快速的、正确的读写操作,我们为此而设计出虚拟I2C总线操作平台软件包。本软件包是主方式下的虚拟I2C总线软件包,只要用户给子程序提供几个主要的参数,即可轻松地完成任何I2C总线外围器件的应用程序设计。 I2C总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行数据传输总线，2根线(SDA、SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，能够十分方便地地构成多机系统和外围器件扩展系统。I2C器件是把I2C的协议植入器件的I/O接口，使用时器件直接挂到I2C总线

2、上,这一特点给用户在设计应用系统带来了极大的便利。I2C器件无须片选信号，是否选中是由主器件发出的I2C从地址决定的，而I2C器件的从地址是由I2C总线委员会实行统一发配。我们推出的I2C总线的操作平台软件包，只要你给出器件从地址，子地址（注：PCF8574无子地址），即可进行字节读，字节写，多字节读，多字节写，能够非常方便地使用I2C器件，无须你介入底层的I2C操作协议。3.1.2 汇编程序软件包此软件包是用在单主I2C总线上，硬件接口是SDA，SCL，使用MCU的I/O口来模拟SDA/SCL总线。设计有/无子地址的子程序是根据I2C器件的特点，目的在于将地址和数据彻底分开。软件包的接口界面

3、为：IRDBYTE （无子地址）读单字节数据 （现行地址读）IWRBYTE （无子地址）写单字节数据 （现行地址写） IRDNBYTE （有子地址）读N字节数据 IWRNBYTE （有子地址）写N字节数据说明：现行地址读/写即专指无子地址的器件，不给定子地址的读/写操作。软件包占用内部资源：R0、R1、R2、R3、ACC、Cy。使用前须定义变量： SLA 器件从地址，SUBA器件子地址，NUMBYTE读/写的字节数 ，位变量ACK。 使用前须定义常量：SDA 、SCL 总线位，MTD 发送数据缓冲区首址，MRD 接收数据缓冲区首址。;*;VI2C_ASM.ASM;I2C 软件包的底层子程序，使

4、用前要定义好SCL和SDA。在标准80C51模式;（12 Clock）下,对主频要求是不高于12MHz(1个机器周期1us);若Fosc12MHz;则要增加相应的NOP指令数。在使用本软件包时，请在你的程序的未尾加入;$INCLUDE (VI2C_ASM.ASM)即可。;*;启动I2C总线子程序 START: SETB SDA NOP SETB SCL ;起始条件建立时间大于4.7us NOP NOP NOP NOP NOP CLR SDA NOP ;起始条件锁定时大于4us NOP NOP NOP NOP CLR SCL ;钳住总线，准备发数据 NOP RET;结束总线子程序 STOP: C

5、LR SDA NOP SETB SCL ;发送结束条件的时钟信号 NOP ;结束总线时间大于4us NOP NOP NOP NOP SETB SDA ;结束总线 NOP ;保证一个终止信号和起始信号的空闲时间大于4.7us NOP NOP NOP RET;发送应答信号子程序MACK: CLR SDA ;将SDA置0 NOP NOP SETB SCL NOP ;保持数据时间，即SCL为高时间大于4.7us NOP NOP NOP NOP CLR SCL NOP NOP RET;发送非应答信号MNACK: SETB SDA ;将SDA置1 NOP NOP SETB SCL NOP NOP ;保持数

6、据时间，即SCL为高时间大于4.7us NOP NOP NOP CLR SCL NOP NOP RET; 检查应答位子程序; 返回值，ACK=1时表示有应答CACK: SETB SDANOPNOP SETB SCL CLR ACK NOP NOP MOV C,SDA JC CEND SETB ACK ;判断应答位CEND: NOPCLR SCLNOP RET;发送字节子程序;字节数据放入ACC ;每发送一字节要调用一次CACK子程序，取应答位 WRBYTE: MOV R0,#08HWLP: RLC A ;取数据位 JC WR1 SJMP WR0 ;判断数据位WLP1: DJNZ R0,WLP

7、NOP RETWR1: SETB SDA ;发送1 NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP NOP CLR SCL SJMP WLP1WR0: CLR SDA ;发送0 NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP NOP CLR SCL SJMP WLP1;读取字节子程序 ;读出的值在ACC;每取一字节要发送一个应答/非应答信号 RDBYTE: MOV R0,#08HRLP: SETB SDA NOP SETB SCL ;时钟线为高，接收数据位 NOP NOP MOV C,SDA ;读取数据位 MOV A,R2 CLR SCL ;将SCL拉低，时间大于4.7us

8、 RLC A ;进行数据位的处理 MOV R2,A NOP NOP NOP DJNZ R0,RLP ;未够8位，再来一次 RET; 无子地址器件写字节数据; 入口参数: 数据为ACC、器件从地址SLA ; 占用: A、R0、CYIWRBYTE: PUSH ACCIWBLOOP: LCALL START ;起动总线 MOV A,SLA LCALL WRBYTE ;发送器件从地址 LCALL CACK JNB ACK,RETWRB ;无应答则跳转 POP ACC ;写数据 LCALL WRBYTE LCALL CACK LCALL STOP RETRETWRB: POP ACC LCALL STO

9、P RET;无子地址器件读字节数据;入口参数: 器件从地址SLA;出口参数: 数据为ACC ;占用 A 、R0、R2 、CYIRDBYTE: LCALL STARTMOV A,SLA ;发送器件从地址 INC A LCALL WRBYTE LCALL CACK JNB ACK,RETRDB LCALL RDBYTE ;进行读字节操作 LCALL MNACK ;发送非应信号RETRDB: LCALL STOP ;结束总线 RET;向器件指定子地址写N个数据;入口参数: 器件从地址SLA、器件子地址SUBA 、发送数据缓冲区MTD、发送字节数NUMBYTE; 占用： A 、R0 、R1 、R3 、

10、CY IWRNBYTE: MOV A,NUMBYTE MOV R3,A LCALL START ;起动总线 MOV A,SLA LCALL WRBYTE ;发送器件从地址 LCALL CACK JNB ACK,RETWRN ;无应答则退出 MOV A,SUBA ;指定子地址 LCALL WRBYTELCALL CACKMOV R1,#MTDWRDA: MOV A,R1 LCALL WRBYTE ;开始写入数据 LCALL CACK JNB ACK,IWRNBYTE INC R1 DJNZ R3,WRDA ;判断写完没有RETWRN: LCALL STOP RET;向器件指定子地址读取N个数据;

11、入口参数: 器件从地址SLA、器件子地址SUBA、接收字节数NUMBYTE;出口参数: 接收数据缓冲区MTD;占用：A、 R0、 R1、 R2、 R3、 CY IRDNBYTE: MOV R3,NUMBYTE LCALL START MOV A,SLA LCALL WRBYTE ;发送器件从地址 LCALL CACK JNB ACK,RETRDN MOV A,SUBA ;指定子地址 LCALL WRBYTE LCALL CACK LCALL START ;重新起动总线 MOV A,SLAINC A ;准备进行读操作 LCALL WRBYTELCALL CACKJNB ACK,IRDNBYTE

12、MOV R1,#MRDRDN1: LCALL RDBYTE ;读操作开始 MOV R1,A DJNZ R3,SACK LCALL MNACK ;最后一字节发非应答位 RETRDN: LCALL STOP ;并结束总线 RETSACK: LCALL MACK INC R1 SJMP RDN13.1.3 应用举例;为软件包定义变量ACK BIT 10H ;应答标志位SLA DATA 50H ;器件从地址SUBA DATA 51H ;器件子地址 NUMBYTE DATA 52H ;读/写的字节数;使用前定义常量SDA EQU P1.3 ; I2C总线定义SCL EQU P1.2MTD EQU 30H

13、 ;发送数据缓冲区首址 (缓冲区30H3FH) MRD EQU 40H ;接收数据缓冲区首址 （缓冲区404FH） ;定义器件地址CSI24WCXX EQU 0A0H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0080HMAIN: MOV R4,#0F0H ;延时，等待其它芯片复位好 DJNZ R4,$;对24WCXX指定单元进行写操作,指定的子地址放入SUBA，数据依次放入MTD缓冲区WR24WCXX: MOV SLA,#CSI24WCXX MOV SUBA,#30H ;指定存储地址 MOV NUMBYTE,#01H ;写入一字节数据 MOV MTD,#58H ;写入的数据放入MTD缓

14、冲区 LCALL IWRNBYTE SJMP $ ;操作结束 ; $INCLUDE (VI2C_ASM.ASM) ;包含VIIC软件包 ;END3.2 模拟I2C总线C51程序软件包3.2.1 C51程序软件包此软件包用在单主方式下的I2C总线，硬件接口是SDA，SCL，使用MCU的I/O口作SDA、SCL。软件包的接口界面： （1） bit ISendByte(uchar sla,uchar c) （无子地址）读单字节数据 （现行地址读） （2） bit IRcvByte(uchar sla,uchar *c) （无子地址）写单字节数据 （现行地址写） （3） bit ISendStr(uc

15、har sla,uchar suba,uchar *s,uchar no)（有子地址）读N字节数据 （4） bit IRcvStr(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no) （有子地址）写N字节数据 每一个函数都有返回值，当返回值为1时表示操作成功，否则操作失败。 参数说明：sla 为器件从地址， suba 为器件子地址， *s数据接收/发送区指针，no接收/发送字节数。 现行地址读/写：有子地址器件，不给定子地址的读/写操作。 设计有/无子地址子程序是根据I2C器件的特点，把地址和数据彻底分开。 使用时只要把VI2C_C51.LIB复制到C51LIB，把

16、VI2C_C51.H复制到C51INC，然后在用户程序开头加入 #include 即可以使用上面的函数。但这样做有两点限制 ： （1） I2C总线SDA、SCL只能使用MCU的P1.3(SDA)、P1.2(SCL)。（2） MCU的Fosc=12MHz（时钟周期为标准80C51模式即12 Clock）。当你的系统不希望受这两个条件限制时，你可以对VIIC_C51.C的如下设置 sbit SDA=P13; /*模拟I2C数据传送位*/sbit SCL=P12; /*模拟I2C时钟控制位*/以及Nop()的个数进行修改，然后再把这个文件包含到用户程序中。/* VI2C_C51.C 此程序是I2C操

17、作平台（主方式的软件平台）的底层的C子程序,如发送数据及接收数据,应答位发送,并提供了几个直接面对器件的操作函数，它很方便的与用户程序连接并扩展。注意:函数是采用软件延时的方法产生SCL脉冲,对高晶振频率要作一定的修改(本例是1us机器周期,即晶振频率要小于12MHz)。*/#include /*头文件的包含*/#include #define uchar unsigned char /*宏定义*/#define uint unsigned int#define _Nop() _nop_() /*定义空指令*/*端口位定义*/sbit SDA=P13; /*模拟I2C数据传送位*/sbit S

18、CL=P12; /*模拟I2C时钟控制位*/*状态标志*/bit ack; /*应答标志位*/*起动总线函数 函数原型: void Start_I2c(); 功能:启动I2C总线,即发送I2C起始条件 */void Start_I2c() SDA=1; /*发送起始条件的数据信号*/ _Nop(); SCL=1; _Nop(); /*起始条件建立时间大于4.7us,延时*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=0; /*发送起始信号*/ _Nop(); /* 起始条件锁定时间大于4s*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL

19、=0; /*钳住I2C总线，准备发送或接收数据 */ _Nop(); _Nop();/*结束总线函数 函数原型: void Stop_I2c();功能:结束I2C总线,即发送I2C结束条件 */void Stop_I2c() SDA=0; /*发送结束条件的数据信号*/ _Nop(); /*发送结束条件的时钟信号*/ SCL=1; /*结束条件建立时间大于4s*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=1; /*发送I2C总线结束信号*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();/*字节数据传送函数 函数原型: void

20、SendByte(uchar c);功能:将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对此状态位进行操作(不应答或非应答都使ack=0 假) 。发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。*/void SendByte(uchar c) uchar BitCnt; for(BitCnt=0;BitCnt8;BitCnt+) /*要传送的数据长度为8位*/ if(cBitCnt)&0x80)SDA=1; /*判断发送位*/ else SDA=0; _Nop(); SCL=1; /*置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位*/ _Nop(); _Nop(); /*

21、保证时钟高电平周期大于4s*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; _Nop(); _Nop(); SDA=1; /*8位发送完后释放数据线，准备接收应答位*/ _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); if(SDA=1)ack=0; else ack=1; /*判断是否接收到应答信号*/ SCL=0; _Nop(); _Nop();/*字节数据传送函数 函数原型: uchar RcvByte();功能:用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号)，发完后请用应答函数。 */ uchar RcvByte(

22、) uchar retc; uchar BitCnt; retc=0; SDA=1; /*置数据线为输入方式*/ for(BitCnt=0;BitCnt8;BitCnt+) _Nop(); SCL=0; /*置时钟线为低，准备接收数据位*/ _Nop(); _Nop(); /*时钟低电平周期大于4.7s*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; /*置时钟线为高使数据线上数据有效*/ _Nop(); _Nop(); retc=retc1; if(SDA=1)retc=retc+1; /*读数据位,接收的数据位放入retc中 */ _Nop(); _Nop(); SCL=

23、0; _Nop(); _Nop(); return(retc);/*应答子函数原型: void Ack_I2c(bit a);功能:主控器进行应答信号,(可以是应答或非应答信号)*/void Ack_I2c(bit a) if(a=0)SDA=0; /*在此发出应答或非应答信号 */ else SDA=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); /*时钟低电平周期大于4s*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /*清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收*/ _Nop(); _Nop(); /*向无子地址器件发送字

24、节数据函数 函数原型: bit ISendByte(uchar sla,ucahr c); 功能:从启动总线到发送地址，数据，结束总线的全过程,从器件地址sla。如果返回1表示操作成功，否则操作有误。*/bit ISendByte(uchar sla,uchar c) Start_I2c(); /*启动总线*/ SendByte(sla); /*发送器件地址*/ if(ack=0)return(0); SendByte(c); /*发送数据*/ if(ack=0)return(0); Stop_I2c(); /*结束总线*/ return(1);/*向有子地址器件发送多字节数据函数 函数原型:

25、 bit ISendStr(uchar sla,uchar suba,ucahr *s,uchar no); 功能:从启动总线到发送地址，子地址,数据，结束总线的全过程,从器件地址sla，子地址suba，发送内容是s指向的内容，发送no个字节。如果返回1表示操作成功，否则操作有误。*/bit ISendStr(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no) uchar i; Start_I2c(); /*启动总线*/ SendByte(sla); /*发送器件地址*/ if(ack=0)return(0); SendByte(suba); /*发送器件子地址*/ if(ack=0)return(0); for(i=0;ino;i+) SendByte(*s); /*发送