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1、AT24C02串行串行E2PROM的工作原理與讀寫的工作原理與讀寫串行EEPROM中,較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列和AT93CXX等系列產(chǎn)品。簡(jiǎn)稱I2C總線式串行器件。串行器件不僅占用很少的資源和IO線,而且體積大大縮小,同時(shí)具有工作電源寬、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟失和支持在線編程等特點(diǎn)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之
2、間傳送信息,并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件:不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。1I2CI2C總線的基本結(jié)構(gòu):總線的基本結(jié)構(gòu):采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IC器件,其內(nèi)部不僅有I2C接口電路,而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊,通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選,減少了器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線,還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。I2C總線接口
3、電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可以看出:對(duì)于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)傳送,串行數(shù)據(jù)IO端SDA一般需要用外部上拉電阻將其電平拉高。2雙向傳輸?shù)慕涌谔匦裕弘p向傳輸?shù)慕涌谔匦裕簜鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都分別用一條線,如MCS51系列的TXD和RXD,而I2C總線則根據(jù)器件的功能通過軟件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個(gè)器件向總線上發(fā)送信息時(shí),它就是發(fā)送器(也叫主器件),而當(dāng)其從總線上接收信息時(shí),又成為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動(dòng)總線上
4、傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件,此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。I2C總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。總線上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的,而是取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送的方向。SDA和SCL均為雙向IO線,通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí),兩根線都是高電平。節(jié)后面必須跟一個(gè)應(yīng)答位(ACK)ACK信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)出現(xiàn)。數(shù)據(jù)的傳送過程如圖3所示。每次都是先傳最高位,通常從器件在接收到每個(gè)字節(jié)
5、后都會(huì)作出響應(yīng),即釋放SCL線返回高電平,準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié),主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí),(例如正在處理一個(gè)內(nèi)部中斷,在這個(gè)中斷處理完之前就不能接收I2C總線上的數(shù)據(jù)字節(jié))可以使時(shí)鐘SCL線保持低電平,從器件必須使SDA保持高電平,此時(shí)主器件產(chǎn)生1個(gè)結(jié)束信號(hào),使傳送異常結(jié)束,迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從器件處理完畢時(shí)將釋放SCL線,主器件繼續(xù)傳送。當(dāng)主器件發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后,接著發(fā)出對(duì)應(yīng)于S
6、CL線上的一個(gè)時(shí)鐘(ACK)認(rèn)可位,在此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放SDA線,一個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束,而從器件的響應(yīng)信號(hào)將SDA線拉成低電平,使SDA在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后,SDA線返回高電平,進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。I2C總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個(gè)器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù),則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù),則應(yīng)對(duì)地址作出響應(yīng),其表現(xiàn)為一個(gè)接收
7、器。5總線的競(jìng)爭(zhēng)解決:總線的競(jìng)爭(zhēng)解決:總線上可能掛接有多個(gè)器件,有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況。例如,多單片機(jī)系統(tǒng)中,可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù),這種情況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C總線具有多主控能力,可以對(duì)發(fā)生在SDA線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁,其仲裁原則是這樣的:當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí),如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平,而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平,則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)???/p>
8、線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)方面進(jìn)行的。首先是地址位的比較,如果主器件尋址同一個(gè)從器件,則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較,從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線上的信息進(jìn)行仲裁,因此不會(huì)造成信息的丟失。6.I2C總線接口器件:總線接口器件:目前在儀器儀表、移動(dòng)通信、密碼控制等領(lǐng)域采用I2C總線接口器件已經(jīng)比較普遍。另外,通用的I2C總線接口器件,如帶I2C總線的單片機(jī)、RAM、ROM、AD、DA、LCD驅(qū)動(dòng)器等器件,也越來(lái)越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控
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