i2c总线技术在并行口扩展方面的应用

第19卷第2期 2009年4月 安徽冶金科技职业学院学报 Journal0fAnhuiV删onalCollege0fMetallurgyandTechnology V01．19．No．2 Apr．2009 12C总线技术在并行口扩展方面的应用 吕 艳 (安徽长丰扬子汽车制造有限责任公司 安徽滁州239000) 摘 要：详细介绍了12c总线的基本特点、时序和数据传输 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 。提出了利用12c总线扩展单片机的并行口的方法。对于 不具有12C总线的单片机，可以利用其I／O口模拟来实现。这种方法的应用不仅解决了单片机的并行口资源有限的问题，在 应用系统中还可以减少连线、缩小体积、降低成本、提高系统的可靠性。最后给出相应的应用实例，其中包括硬件设计和c 语言的软件实现。 关键词：12c总线；并行口；单片机；时序；接口电路 中图分类号：TP302．1文献标识码：B文章编号：1672—9994(2009)02—0058—03 单片机已被广泛应用，但其并行口资源有限， 在一些稍微复杂的应用系统中，这一矛盾尤其突 出。通常的解决方法是采用8155、8255、8259、8279 等芯片来扩展单片机的接口，这样必然会使系统更 加复杂，成本增加，可靠性下降。许多具有12C总 线的器件具有高效、实用、可靠的特点。而目前很 多常用的单片机却不带12C总线接口，但可用其两 根通用I／0口线，严格遵循总线规约来模拟12C总 线进行数据传输通信。这样就可以使用12C总线 接口的器件作为单片机外扩I／O口的接口电路来 缓解I／0口资源紧张的情况，在应用系统中可以减 少连线、缩小体积、降低成本，给应用系统带来极大 方便。 1 12C总线的基本原理 1．1接口特性 和SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，能 够十分方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。 12C器件是把12C的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 植入器件的I／O接口，使 用时器件直接挂到12C总线上。由于SDA和SCL 都是双向线路，SDA、SCL的输出级是漏极开路或 者集电极开路结构，需要外接上拉电阻Rp，以实现 “线与”功能。当总线空闲时，SDA和SCL两线都是 高电平。12c总线的外围扩展器件都是CMOS器 件，总线有足够的电流驱动能力，因此总线上扩展 的节点数不由电流负载能力决定，而由电容负载确 定。通常12C总线负载能力为400Pf，据此可计算 出总线长度及节点数目的限制数量。总线上的每 个外围器件都有一个器件地址，因此总线上扩展外 围器件时也要受器件地址限制。 1．2总线的时序 1．2．1 12C总线上的数据传递时序 12C总线为双向同步串行总线，用两根线(SDA 12C总线上数据传递时序如图l所示。 SDA乱i[][X二X船厂弋二Ⅱ二X二厂—]1斤 M5B 应答 应答 溉试爪爪一献累爪]爪爪八爪 褂 起始 终止 条件 条件 图1 12C总线的数据传送时序 收稿日期：2009—04—11 作者简介：吕艳(1971一)，女，安徽怀远人。安徽长丰扬子汽车制造 有限公司产品研发中心，助理工程师。研究工作方向：汽车测试。 总线上传送的每一帧数据均为一个字节。但 启动12C总线后，传送的字节数没有限制，只要求 每传送一个字节后，对方回应一个应答位。在发送 万方数据 总第44期 吕 艳：12C总线技术在并行口扩展方面的应用 ·59· 时，首先发送的是数据的最高位。每次传送开始有 起始信号，结束时有终止信号。 在总线传送完一个字节后，可以通过对时钟线 的控制，使传送暂停。例如当某个外围器件接收N 个字节数据后，需要一段处理时间，以便继续接收 以后的字节数据，这时可在应答信号后，使SCL变 低电平，控制总线暂停；如果主节点要求总线暂停， 也可使时钟线保持低电平，控制总线暂停。 1．2．2总线上的时序信号 12C总线为同步传输总线，总线信号完全与时 钟同步。12C总线上与数据传送有关的信号有起 始信号(S)、终止信号(P)、应答信号(A)以及位传 送信号等如图2所示。 tS) (P) ^，V ^，。1“] 厂-、．厂厂—_、 ／_—、／_—_、 几 几 图2 12C总线上的信号 其中： ①起始信号(s)。在时钟线SCL为高电平时数 据线SDA出现由高电平向低电平变化时，启动12C 总线。 ②终止信号(P)。时钟线为高电平时数据线 出现由低到高的电平变化时将停止。 ③应答信号(A)。12C总线上第9个时钟脉冲 对应于应答位。相应数据线上低电平时为“应答” 信号(A)，高电平时为“非应答”信号(A)。 ④数据位传送。在12C总线启动后或应答信 号后的第l一8个时钟脉冲对应于一个字节的8位 数据传送。脉冲高电平期间，数据串行转送，低电 平期间为数据准备，允许总线上数据电平变换。 1．2．3数据操作格式 主发送的数据操作格式 主节点向由寻址字节指定的外围器件节点发 送N个字节数据，整个数据传送过程中数据传送 方向不变。数据操作格式如下：匿墨函盈至函覆互礓圈卫⋯函圆至置圆曩夏 主节点发送、从节点接收 主节点接收、从节点发送 datal。dataN：写入从节点的N个数据 主接收的数据操作格式 主节点要求被寻址的外围器件节点发送N个咖：寻址字节(写) 字节数据。数据操作格式如下：匿瑟圆茬1二逦圈。玉互团⋯fi圣堑[园，史煎医盈 其中，SLAR：寻址字节(读)。 在主接收中，第一个应答是从节点接收到寻址 字节SLAR后发回的应答位，其余的应答位都是由 主控制器(如单片机)在接收到数据后向从节点发 出的应答位。 2基于12C总线扩展单片机并行口的方法 与实现 利用12C总线来扩展单片机的并行口，是通过 带12C总线的串并转换芯片PCF8574来实现。对 于不具有12C总线的单片机，可以利用其I／0口模 拟来实现。 2．1 PCF8574串并转换芯片介绍 PCF8574芯片是Philips公司专门用于12C与并 行I／0间的转换器，将其直接挂接到12C总线上．可 实现12C与并行I／O之间的相互转换，主控制器(如 单片机)通过12C总线直接对其进行读／写操作，就 可完成zec到并行I／O或并行I／O到12C的转换，从 而达到仅用两根线扩展多个并行I／O的目的。 PCF8574的传输数据格式如图3所示。 从地址 来自端门数据 来自端口数据 S：0 l 0：0；A2A，fAo：l：A‘ A ．1’P- 开始 R／W 从应答 主应答—————末字节————一 结束 图3 PCF8574的传输数据格式 其中S表明起始条件，0100是该器件的固定 编号地址，A2A1A0表明12C总线器件的可编程地 址。A2A1A0的地址选择依赖器件外部连线的电 平情况，可以有8个同样的器件同时挂在同一12C 万方数据 ·60· 安徽冶金科技职业学院学报 2009年第2期 总线上，A为接收器件对发送器件的应答，P是结 束信号。 2．2并行口的扩展的接口电路和软件实现 由上述可知，用具有12C总线的串并转换芯片 PCF8574可扩展多个8位并行接口，而单片机仅需 两根I／O引脚就能模拟12C总线的数据线(SDA)和 时钟线(SCL)。基于这种模拟的12C总线技术，可 采用有在线编程功能、便于软件升级的单片机 AT89S52来扩展8个8位并行口，原理示意图如图 4所示。其中l#一8样作为输出接口，接8只8段 LED数码管。同样也可以作为输入接口(如接A／D 和键盘)。 图4并行口扩展的原理示意图 图5程序框图 从图4中的电路可知PCF8574器件的从地址， 如对PCF8574进行写操作时1#器件的从地址为 01000000B(Ox40)，其中前面的0100是该器件的固 定编号地址，中间的000为1撑器件的可编程地址， 最后的0代表对器件进行写操作(1代表对器件进 行读操作)。同理可以得到2#～8#器件写操作 时的从地址。由于上述并行口扩展示意图是利用 Pc飓574来驱动共阳级LED的8段码，为了防止之 间电流过大损坏LED，要在之间加限流电阻。位码 驱动采用单片机的Po来控制，之间要加上8路反 向驱动器和限流电阻。 图5以LED动态显示为例，给出用单片机的 两个引脚模拟12C总线的技术扩展并行口的写操 作过程程序框图。 3结语 实践证明，单片机用i=C总线器件来扩展的I， O接口电路，只要软件严格遵循12C总线规约，就 有较高的可靠性和稳定性，同时使得接口电路变的 更加简单，这种方法可广泛应用于各种微处理电路 及嵌入控制等通信与电子系统中。 参考文献 [1]何立民．12c总线应用系统设计[M]．北京：北京航空 航天大学出版社，1997 [2]马忠梅．单片机的C语言应用程序设计[M]．北京：北 京航空航天大学出版社，1999 [3]余永权．AT89系列FLASH单片机原理及应用[M]．北 京：电子工业出版社。1999 [4]马维华．基于虚拟12c总线的多并行口扩展技术[J]． 微电子学与计算机．21302．2 (下转第75页) 万方数据 总第44期 万丽芳：英汉祈使句对比研究 ·75· 如：31)你简单谈谈1 5．用疑问语气，含有协商的意味。如：32)你出 来跟我们谈谈好吗? 从以上的例句可以看出，旬中冗余信息越多， 句子语气越委婉，祈使语气就越弱。 在英语中为了使祈使句听起来比较委婉客气， 可采取下列手段： 1．用降升调。如：33)Give衄ahand1 7 2．加please．如：34)Passrilethesalt，please1 3．加试11you．如：35)Do鹳youaretold，will you?也可以同时用please和willyou。如：36)Keep calm，please，willyou?如果用wouldyou语气就更 加婉转客气。 4．加can’tyou，canyou，won’tyou或whydon’t you，相当于汉语里的行不行，好不好等。如：37) W西tf．0rthenexttrain．whydon’tyou? 为了增加客气的程度，英汉各有不同的手段， 汉语中旬末语气词用得较多，英语中多半用附加疑 问句。 5结语 祈使句的语用意义十分丰富，由于祈使对象的 不同，发话人的心理和主观愿望的不同，要求受话 人做或不做某事的不同，以及表达时使用的语词和 实际语气的不同，都会表现出不同的特点。通过对 比，我们发现由于英汉两种语言的不同，英汉的祈 使句尽管十分相似，但也存在着差异。在表达祈使 意义上，汉语多凭借词汇手段，如否定词及句末语 气词；英语多凭借三种人称祈使句句法的变化及添 加附加疑问句。弄清楚这其中的相同和不同之处， 才能在跨文化活动中进行有效的交际，对对外汉语 教学及外语教学也有指导意义。 参考文献 [1]Jesperson，0．1949．AModemb啦曲Gr弧岫|r[M]．Ion- don：G倒rgeAllen"※Unwinlad [2]Quirk，R．eta1．1986．AComprehensiveGrammar《岫En- gllshI舶舒塌ge【Mj．NewYork：I舳萨吼． [3]伦道夫．夸克等．英语语法大全[M]．苏州大学“英语 语法大全”翻译组．上海：华东师范大学出版社，1989 [4】 肖溪强．现代汉语语法与对外汉语教学[M]．上海： 学林出版社，2002 [5]袁毓林．现代汉语祈使句研究[M]．北京：北京大学 出版社．1993 AContrastiveStudyonImperativesinEnglishandChinese W-ANLi—fang Abstract：ImperativegetsitsIlall七fromitspragmaticuse．Thispaperintendstoinvestigatethedif- fereneesandsimilaritiesbetweenEnglishimperativesandChinesecounterpartsandfindsthatMandarinOff- neselexiconisricherinconveyingimperativem既lIlill琴whereasEnglishvariesinsyntax．Andthiskindof contrastiveanalysisisofgreathelptoforeignlan罢：ulageteachingandcross—culturalconmmnications． Keywords：imperatives；subject；predicateverb；mildtone b≯斗Z≯b扫h≯}》≯’，》，》，-’70，，7》，々，o，o，o，o，o，，，，，》≯》≯，，，70，≯，3，，，’7≯≯≯，，，o，》，_≯，，7》≯≯卜Z—笼—，：心口07 (上接第60页) ApplicationofExpandingParallelPortsBasedon12C——Bus LVYah Ahstract：ThispaperintroducestherC—busbasiccharacteristics，time默码ue】[1ceanddatatmns- missionformatsindetail．ThemethodofextendingparallelportsofMicrocontroller世吨the12C—busis putforward．AstoMicrocontrollerswithno12C—bl娼，theI，OlineofthemCallsimulate12C—h屿．This applicationsolvesthescarcityofparallelportsofMicrocontroller，reducesthelines，nanowsthevolume， lowerscostsandimprovessystematicdependabilityintheapplicationsystem．Finallythecorrespondingap- plicationinstanceisprovided，includingthehardwaredesignandthesoftwarewithClanguage． Keywords：12C—bus；Parallelports；Microcontroller；Timeserial；Interfacecircuit 万方数据 I2C总线技术在并行口扩展方面的应用 作者： 吕艳， LV Yan 作者单位： 安徽长丰扬子汽车制造有限责任公司,安徽滁州,239000 刊名： 安徽冶金科技职业学院学报 英文刊名： JOURNAL OF ANHUI VOCATIONAL COLLEGE OF METALLURGY AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2009，19(2) 引用次数： 0次 参考文献(4条) 1.何立民 I2C总线应用系统设计 1997 2.马忠梅 单片机的C语言应用程序设计 1999 3.余永权 AT89系列FLASH单片机原理及应用 1999 4.马维华 基于虚拟I2C总线的多并行口扩展技术[期刊论文]-微电子学与计算机 2002(9) 相似文献(5条) 1.期刊论文 王绪国.WANG Xu-guo 计算机并口与I2C总线接口技术的研究 -电脑与信息技术2006,14(2) 文章分析了PC并行口和I2C总线的结构特点,提出了适合PC并行口特点的I2C总线接口 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .给出了PC并行口与常用I2C器件AT24C02的接口方法实例,介 绍了用PC并行口模拟I2C总线控制时序的实现方法.实践证明,该方案硬件结构简单可靠,读写I2C存储器件的软件方便实用. 2.期刊论文 马维华 基于虚拟I2C总线的多并行口扩展技术 -微电子学与计算机2002,19(9) 对于已经定型的产品,为适应新的要求,设计者往往会重新进行设计,极大浪费了时间,增加了开发成本.文章提出并详细介绍仅用不带I2C总线的单片 机的两个引脚,借助于PCF8574,通过虚拟I2C总线来扩展多个并行口,以低廉的代价升级产品性能的方法. 3.期刊论文 颜然.郑善贤.YAN Ran.ZHENG Shan-xian 计算机控制单片式数字卫星高频头软件的设计与应用 -中国 有线电视2007(3) ST公司的STV0399是一种用于数字卫星高频头的单芯片零中频解调和解码芯片,它包含零中频的调谐器、多规格解调和前向纠错单元.文中设计的软件 通过并口与I2C总线进行通信,实现了配置STV0399的寄存器和设定频率符号率、最终解出码流信号的功能. 4.学位论文 颜然 数模一体化调谐系统的研究与设计 2007 全球广播电视技术正向数字化方向高速发展，模拟电视机必将被数字电视机所取代。美国日用电子产品协会（CES）公布一系列关于新一代DTV接收 机和数字有线系统兼容的技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，该规范要求数字电视接收机必须共同支持模拟电视和数字电视节目业务。 本文使用Freescale公司的调谐芯片 MC44S803设计实现数模一体化调谐系统，该调谐系统可以实现ATSC（Advanced Television System Committee高级电视制式委员会）数字信号和 NTSC（National Television Systems Committee全国电视系统委员会）制式模拟信号的接收、降频、放大和输出。首先介绍了数字电视发展现状和主要 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，并指出了本课题研究设计的意义。接下来研究分析了实现数模一体化调谐系统的相关技术，论述了ATSC系统结构和ATSC调谐系统电路的组成，研 究了对电视频道禁用、频道间干扰问题和解决方法，讨论了如何改进调谐系统接收性能。然后文章结合调谐系统信号处理流程，论述了设计的硬件电路 ，包括射频输入、两级变频结构、两级中频信号处理、压控振荡电路和锁相环电路等的设计与实现。文章还阐述了调谐系统的控制软件设计，主要包括 对芯片寄存器的控制和与芯片进行通信两个部分。本文重点分析了组合频率对中频信号的干扰问题，采取了本振偏移的解决方法，通过软件的设置使本 振偏移的同时达到频道选择的目的。设计了计算机与调谐系统的通信平台，该平台通过并行口模拟I2C总线通信实现。最后对数模一体化调谐系统进行了 测试，测试基于上述通信平台，测试主要包括灵敏度的测试，可接收频率范围，调谐系统各项参数等，并对由于调谐步长带来的频率偏移情况进行了观 察和分析。 通过对调谐系统的测试和实际应用中的检验，数模一体化调谐系统的设计获得了比较满意的结果。数模一体化调谐系统的设计符合 CES规范要求，它的应用可实现设计上的简化和成本的节约。 5.学位论文 张丽荣 数字电位器的优化设计及应用研究 2008 数字电位器是一种具有数字接口的新型有源器件，可很方便地通过单片机或逻辑电路进行编程来精确地调整其阻值。数字电位器可满足不同分辨率 和控制精度的要求，而且不受机械振动的影响，可取代几乎所有模拟电路中的机械电位器，这就为采用数控技术精确地调整模拟电路的电压、电流、增 益等参数创造了条件。利用数字电位器可构成各种可编程模拟器件，真正实现了“把模拟器件放到总线上”这一全新的设计理念，实现了模拟电路的数 字化控制。由于数字电位器具有高集成度、高性价比、使用灵活、性能指标好、调节精度高等优点，目前正在国内外迅速推广应用。 本课题的研 究重点是在深入研究数字电位器工作原理与应用的基础上，对数字电位器的应用软件进行了开发设计，包括数字电位器的温度补偿和利用软件来提高数 字电位器分辨率的方法，并对数字电位器在测控技术和光学领域中的应用提出了优化设计方案。 论文首先介绍了国内外数字电位器的发展概况 ，并对数字电位器的性能特点和基本原理做了简单介绍；然后对数字电位器的特殊接口应用进行了设计，包括利用高速反相器实现PC并行口与I2C总线数 字电位器的通信、利用单片机实现PC串行口与I2C总线数字电位器的通信；其次，通过分析环境温度对数字电位器的影响因素，提出了减小环境温度对数 字电位器影响的方法，并自行开发出相应的温度补偿软件；最后对数字电位器在测控技术和光学领域中的应用进行了优化设计，完成了可编程蓝屏LCD背 光源控制电路的设计与调试，获得了满意的试验结果。在课题研究过程中，还参编了《数字电位器应用指南》一书（现已正式出版）。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ahyjkjzyxyxb200902017.aspx 下载时间：2010年1月10日