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MAX517與單片機的I2C總線(xiàn)數據通信
摘要：介紹了I2C總線(xiàn)的特點(diǎn)及數據通信的基本協(xié)議，并以AT89C51單片機與美國MAXIM公司的８位電壓輸出ＤＡＣ數模轉換器MAX517之間的通信為例，詳細介紹了通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行數據通信的具體硬件電路連接和其通信子程序的編程方法。１ Ｉ２Ｃ總線(xiàn)的特點(diǎn)及基本通信協(xié)議
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司開(kāi)發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線(xiàn)制同步串行總線(xiàn)。它只需要兩根線(xiàn)?串行數據線(xiàn)和串行時(shí)鐘線(xiàn)?即可使連接于總線(xiàn)上的器件之間實(shí)現信息傳送，同時(shí)可通過(guò)對器件進(jìn)行軟件尋址，而不是對硬件進(jìn)行片選尋址的方式來(lái)節約通信線(xiàn)數目，從而減少了硬件所占空間。因為總線(xiàn)已集成在片內，所以大大縮短了設計時(shí)間，此外，在從系統中移去或增加集成電路芯片時(shí)，對總線(xiàn)上的其它集成芯片沒(méi)有影響。
１．１ Ｉ２Ｃ總線(xiàn)的主要特點(diǎn)
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)通常由兩根線(xiàn)構成：串行數據線(xiàn)（ＳＤＡ）和串行時(shí)鐘線(xiàn)（ＳＣＬ）；總線(xiàn)上所有的器件都可以通過(guò)軟件尋址，并保持簡(jiǎn)單的主從關(guān)系，其中主器件既可以作為發(fā)送器，又可以作為接收器；
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)是一個(gè)真正的多主總線(xiàn)，它帶有競爭監測和仲裁電路。當多個(gè)主器件同時(shí)啟動(dòng)設備時(shí)，總線(xiàn)系統會(huì )自動(dòng)進(jìn)行沖突監測及仲裁，從而確保了數據的正確性；
Ｉ２Ｃ總線(xiàn)采用８位、雙向串行數據傳送方式，標準傳送速率為１００ｋＢ／ｓ，快速方式下可達４００ｋＢ／ｓ；同步時(shí)鐘可以作為停止或重新啟動(dòng)串行口發(fā)送的握手方式；連接到同一總線(xiàn)的集成電路數目只受４００ｐＦ的最大總線(xiàn)電容的限制。
１．２ Ｉ２Ｃ總線(xiàn)數據通信基本協(xié)議
利用Ｉ２Ｃ總線(xiàn)進(jìn)行數據通信時(shí)，應遵守如下基本操作：
（１）總線(xiàn)應處于不忙狀態(tài)，當數據總線(xiàn)（ＳＤＡ）和時(shí)鐘總線(xiàn)（ＳＣＬ）都為高電平時(shí)，為不忙狀態(tài)；
（２）當ＳＣＬ為高電平時(shí)，ＳＤＡ電平由高變低時(shí)，數據傳送開(kāi)始。所有的操作必須在開(kāi)始之后進(jìn)行；
（３）當ＳＣＬ為高電平時(shí)，ＳＤＡ電平由低變?yōu)楦邥r(shí)，數據傳送結束。在結束條件下，所有的操作都不能進(jìn)行；
（４）數據的有效轉換開(kāi)始后，當時(shí)鐘線(xiàn)ＳＣＬ為高電平時(shí)，數據線(xiàn)ＳＤＡ必須保持穩定。若數據線(xiàn)ＳＤＡ改變時(shí)，必須在時(shí)鐘線(xiàn)ＳＣＬ為低電平時(shí)方可進(jìn)行。
２ AT89C51與MAX517的I2C數據通信
２．１ ＭＡＸ５１７簡(jiǎn)介
ＭＡＸ５１７是ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的８位電壓輸出型ＤＡＣ數模轉換器，它帶有Ｉ２Ｃ總線(xiàn)接口，允許多個(gè)設備之間進(jìn)行通訊。
ＭＡＸ５１７采用單５Ｖ電源工作。該芯片的引腳圖見(jiàn)圖１所示。各引腳的具體說(shuō)明如下：
１腳（ＯＵＴ）：Ｄ／Ａ轉換輸出端；
２腳（ＧＮＤ）：接地；
３腳（ＳＣＬ）：時(shí)鐘總線(xiàn)；
４腳（ＳＤＡ）：數據總線(xiàn)；
５、６腳（ＡＤ１，ＡＤ０）：用于選擇哪個(gè)Ｄ／Ａ通道的轉換輸出?由于ＭＡＸ５１７只有一個(gè)Ｄ／Ａ，所以，使用時(shí)，這兩個(gè)引腳通常接地。
７腳（ＶＣＣ）：電源；
８腳（ＲＥＦ）：參考。
２．２ ＭＡＸ５１７的工作時(shí)序
圖3
圖２是ＭＡＸ５１７的一個(gè)完整的轉換時(shí)序。首先應給ＭＡＸ５１７一個(gè)地址位字節。ＭＡＸ５１７在收到地址字節位后，會(huì )給ＡＴ８９Ｃ５１一個(gè)應答信號。然后，在給ＭＡＸ５１７一個(gè)控制位字節，ＭＡＸ５１７收到控制位字節位后，再給ＡＴ８９Ｃ５１發(fā)一個(gè)應答信號。之后，ＭＡＸ５１７便可以給ＡＴ８９Ｃ５１發(fā)送８位的轉換數據（一個(gè)字節）。ＡＴ８９Ｃ５１收到數據之后，再給ＭＡＸ５１７發(fā)一個(gè)應答信號。至此，一次轉換過(guò)程完成。
ＭＡＸ５１７的一個(gè)地址字節格式如下：
BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT001011AD1AD00其中，前三位０１０出廠(chǎng)時(shí)已設定。對于ＭＡＸ５１７，ＢＩＴ４和ＢＩＴ３這兩位應取為１。因為一個(gè)ＡＴ８９Ｃ５１上可以?huà)欤磦�(gè)ＭＡＸ５１７，而具體是對哪一個(gè)ＭＡＸ５１７進(jìn)行操作，則由ＡＤ１、ＡＤ０的不同取值來(lái)控制。
ＭＡＸ５１７的控制字節格式如下：
BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0R2R1R0RSTPDXXA0在該字節格式中，Ｒ２、Ｒ１、Ｒ０已預先設定為０；ＲＳＴ為復位位，該位為１時(shí)復位所有的寄存器；ＰＤ 為電源工作狀態(tài)位，為１時(shí)，ＭＡＸ５１７工作在４μＡ的休眠模式，為０時(shí)，返回正常的操作狀態(tài)；Ａ０為地址位，對于ＭＡＸ５１７，該位應設置為０。
２．３ ＭＡＸ５１７與ＡＴ８９Ｃ５１的硬件連接
ＡＴ８９Ｃ５１是ＡＴＭＥＬ公司的８９系列單片機的一種電路，是市面上應用相當廣泛的一種產(chǎn)品。
圖３所示為ＭＡＸ５１７與ＡＴ８９Ｃ５１的硬件連接電路。該硬件電路中，采用ＭＡＸ８１３作為看門(mén)狗電路,既可自動(dòng)復位，也可手工復位。利用該電路可以用數碼管來(lái)顯示０－２５５個(gè)數字量,圖中,采用ＭＡＸ７２１９作為數碼驅動(dòng)電路,若將ＭＡＸ５１７的輸出引腳連接到示波器上，還可以顯示相應的模擬電壓的變化情況。
３ MAX517與AT89C51的通信子程序
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