第4章2时钟芯片的扩展.ppt

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1、4.4 时钟芯片的扩展,实现实时时钟的方法：（1）软件时钟：由软件计时实现。其特点是硬件开销小、成本低、外围电路简单、占用CPU的时间、计时精度低、走时误差较大。（2）硬件时钟：由硬件时钟芯片实现，其特点是计时精确，不占用CPU资源，扩展电路简单。在单片机系统中应用较为广泛。（3）GPS时钟：由全球卫星定位系统提供。其特点是精度高，成本高。,1DS1302 DS1302是美国达拉斯（Dallas）半导体公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线串行数据传输接口与CPU进行同步通信，内部有一个31B的高速RAM

2、，工作电压范围为2.55.5V。2.MC146818 MC146818是Motorola公司生产的时钟芯片。它支持时间（时、分、秒），也支持日期（世纪、年、月、日、星期）及闰月的自动调整。工作电流小（几A）。内部有64B的RAM，可设定报警时间（日、时、分、秒）并在报警时间到时产生中断。,4.4.1 时钟芯片概述,3.M41T50/60/65 M41T50/60/65 STM公司的实时时钟产品，具有尺寸小、功耗低（电源电压为3.0V时，工作电流为350A，待机电流小于650nA）等特点。可通过I2C串行总线提供从秒到世纪的数据和时间信息，自动实现闰年调整。总线工作电压为1.33.6V。尤其适用

3、于电池操作和便携式应用，也适用于工业系统、医学及大型家用电器。4.X1203 X1203是一个带时钟/日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。内含双端口时钟和报警器寄存器，能以秒、分、时、日、星期、月和年为单位跟踪时间，具有闰年校正功能。其电压为2.56V。此外，DS12887是实时日历时钟芯片，DS1644-120是非易失性时钟芯片，DS1387是带有看门狗的时钟芯片，M6242B是直接与CPU总线连接的定时时钟/日历芯片，PCF8563P是宽电压I2C接口实时时钟/日历芯片等等。,4.4.2 DS12C887的结构及工作原理,DS12C887是美国Dallas公司生产的实时日历时钟芯片，采用

4、CMOS技术，与MC146818B和DS1287管脚兼容，特点如下：（1）具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，有12小时制和24小时制两种模式。（2）可实现闰年调整。时间可用二进制数和BCD码表示。（3）内部有128字节RAM，其数据具有掉电保护功能。（4）可以选择Motorola和Intel总线时序。通过编程可实现多种方波输出。（5）工作电压为4.55.5，工作电流为715mA。在断电情况下运行十年以上不丢失数据。（6）功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。,1.DS12C887的基本组成及引脚,组成：石英晶体振荡器、锂电池、总线接口、

5、控制寄存器AD、实时时钟、日历时钟、报警时钟、方波电路和用户RAM等。24脚DIP封装，其引脚如下图所示。,引脚的功能如下：MOT：模式选择（Motorola模式和Intel模式）。SQW：方波输出，通过对控制寄存器A编程，有13种方波信号的输出。AD0AD7：地址/数据复用总线。AS：地址锁存。：写数据控制输入。：读数据控制输入。：片选信号输入线。：中断请求输出线。：复位输入线。NC：空引脚。,2 DS12C887的状态控制寄存器,DS12C887状态控制寄存器及存储单元功能表如下表所示。,（1）状态控制寄存器A（地址为xx0AH）控制寄存器A控制字的格式如下表所示。,其中：UIP位：更新周

6、期标志位。DV0DV2：芯片内部振荡器RTC控制位。RS3RS0：周期性中断或可编程方波输出速率选择位。各种不同的组合可以产生不同的输出。,（2）控制寄存器B（地址为xx0BH）控制寄存器B控制字的格式如下表所示。,其中：SET位：更新周期/芯片停止工作选择位。PIE,AIE,UIE位：周期中断、报警中断、更新结束中断允许位。SQWE位：方波输出允许位。DM位：时标寄存器用十进制BCD码表示或用二进制表示格式选择位。24/12位：24/12小时模式设置位。DSE位：夏令时服务位。,（2）控制寄存器C（地址为xx0CH）控制寄存器C控制字的格式如下表所示。,其中：IRQF位：中断申请标志位。PF

7、,AF,UF位：周期中断、报警中断、更新结束中断标志位。以上四个标志位在程序读取状态控制寄存器C的内容后，或者引脚变有效时（低电平），自动清0。D0D3位：保留标志位。,（2）控制寄存器D（地址为xx0DH）控制寄存器D控制字的格式如下表所示。,控制寄存器D只有VRT位可用，该位用于指示芯片内锂电池的工作状态。正常时，VRT=1，锂电池耗尽时，VRT=0，此时读出的数据无效。该寄存器的其他各位均为厂家保留位，读出值始终为零，不允许用户向这些位写入数据。,3DS12C887的中断和更新周期 DS12C887处于正常工作状态时，每秒将产生一个更新周期。更新周期的基本功能为：（1）刷新各个时标寄存器

8、的内容，同时，秒时标寄存器内容加1，并检查其他时标寄存器内容是否有溢出，如有溢出则相应的日、月、年进位。（2）检查时、分、秒报警时标寄存器的内容是否与对应时标寄存器的内容相符。避开更新周期内访问时标寄存器的方案：（1）利用更新周期结束发出的中断，提醒CPU将有998ms左右的时间去获取有效的数据。（2）利用寄存器A中的UIP位来指示芯片是否处于更新周期。在UIP位从低变高到244s后，芯片将开始其更新周期，到UIP位为低电平时，则利用244s的间隔时间去读取时标信息。,4.4.3 DS12C887与MCS-51的接口,由于DS12C887片内自带地址锁存器，故AD0AD7与单片机处理器的P0口

9、直接相连，将单片机的ALE信号连到DS12C887的AS引脚。其他的引脚与单片机的连接如下图所示。DS12C887内部存储器起始地址为7F00H，时间、日历及报警信息分别存储在7F00H7F09H单元中，状态控制寄存器AD的地址分别为：7F0AH,7F0BH,7F0CH,7F0DH。,4.4.4 DS12C887的应用举例,1DS12C887的初始化设置（1）禁止芯片内部的更新周期操作（寄存器B中的SET位置1），（2）初始化时标参数寄存器（00H09H单元）和状态寄存器A，（3）清除寄存器C中的PF、AF、UF标志位。（4）判断DS12C887内部锂电池的状态，决定片内的RAM内容是否可用。

10、（5）状态寄存器B中的SET位置0，芯片开始计时工作。2DS12C887的闹钟设置 DS12C887共有3个闹钟单元（时、分、秒），DS12C887根据用户对3个单元设定的初值能够提供两种闹钟报警方式。（1）每日一次报警。（2）固定间隔时间报警。3DS12C887的初始化编程（见教材）,4.5 系统监控芯片的扩展,为了提高单片机应用系统的抗干扰性能，可外扩电源监控电路、看门狗、系统监控芯片等。电源监控电路：利用监控芯片及少量的外围元件组成的各种有效复位电路，能对电源异常情况进行监控。其特点是监控功能强，可靠性高，外围元件少，监控电路简单，体积小。“看门狗（Watchdog）”：在系统设计中通过

11、软件或者硬件方式在一定的周期内监控单片机或者其他处理器的运行状况，如果在规定的时间内没有收到来自被监控单片机或者其他处理器的正确触发信号，则“看门狗”会强制系统复位，以保证系统在受到干扰时仍能够维持正常的工作状态。软件“看门狗”是利用单片机内部空闲的定时器/计数器实现的，其特点是无需外加硬件电路，但占用片内定时器/计数器资源。硬件“看门狗”是指集成在专用芯片或单片机内部的专用电路，该电路实际上是一种特殊的定时器。系统监控芯片（也称处理器监控芯片P）：可实现实时监控电源电压、看门狗定时输出、备份电池切换、系统复位等功能。,4.5.1 概述,1.MAX703708/813/L系列 MAX70370

12、8/813/L系列是美国美信（Maxim）公司推出的低价位微处理器监控芯片，具有看门狗定时器、自动和手动复位以及电压门限监测等功能。引脚图如下图所示。,2.IMP705708/813L系列 IMP705708/813L系列CMOS微处理器监控器能实时监控电源、电池电压和微处理器的工作状态，可替换Maxim公司的MAX705/6/7/8及MAX813L。具有精确的电源监控、去抖动的手动复位输入、看门狗定时器（IMP705/706）、200ms复位脉冲宽度、高电平有效的复位输出（IMP707/708/813L）等。引脚图如下图所示。,3.SP705708/813L/813M系列 SP705/706

13、/707/708/813L/813M系列微处理器（P）监控器，包含一个看门狗定时器，一个P复位模块，一个供电失败比较器，及一个手动复位输入模块。可监测P及数字系统中的供电情况。其特点是高精度电压监控器（4.65V），溢出周期为1.6s的独立看门狗定时器，复位脉冲宽度为200ms，具有开关式手动复位输入，支持对供电失败及低电池警告进行监控。引脚图如下图所示。,4.带有串行E2PROM的微处理器监控器X25045 X25045是带有串行E2PROM的CPU监控器。它具有上电复位控制、电源电压监控、看门狗定时器等功能，片内含512字节存储单元的串行E2PROM。,4.5.2 MAX692A的工作原理

14、,特点：MAX692A是美国Maxim公司的系统监控芯片产品，具有后备电池切换、电源失效和电池低电压报警，掉电判断（低于4.4V将产生复位信号）、“看门狗”监控（定时时间为1.6s）等功能。工作电压：1.2V5.5V，静态电流：200A，备用电池方式静态电流：50A。1MAX692A引脚功能,DIP（双列直插式）或者SO（表面贴片）8引脚封装，引脚图如右图所示。,各引脚含义如下：VOUT：电源输出引脚，在正常情况下，IOUT=50mA，VOUT=（VCC0.5）（VCC0.25）V之间；在备用电池模式下，IOUT=250A，VOUT=（VBATT0.5）（VBATT0.25）V。VCC：电源引

15、脚，电压范围1.25.5V。GND：地。PFI：电源失效输入，当PFI低于1.25V时，引脚变低。：电源失效输出，当PFI低于1.25V时，引脚变低，其他情况为高。WDI：“看门狗”输入。：复位输出引脚。VBATT：备用电池电源输入。,2MAX692A工作原理,MAX692A由复位电路、看门狗电路、电压比较和备用电池切换电路四部分组成。复位电路：在微处理器上电、掉电及低压供电时，监控器发生复位脉冲信号。看门狗电路：定时时间为1.6s。若WDI脚输入一个脉冲，定时器开始计数，若在1.6s内不能向WDI端输入脉冲，监视器将输出一个复位信号。电压比较器：用于低电压检测。电池切换电路：在VBATT端接

16、上电池，MAX692A会在VCC掉电时，自动切换到电池供电，为RAM提供电源。,4.5.3 MAX692A与MCS-51的接口,MAX692A自动监控MCS-51微处理器的典型电路如下页图所示。在电路设计中，应合理选择R1，R2的值，使得+5V电压跌落到某个电压值（如本设计中的4.5V），PFI的输入电压低于1.25V，导致 输出低电平，作为单片机中断的输入信号，使单片机系统能够进行一些必要的处理（如保存某些重要数据等）。R1，R2选取的计算方法如下：可取R1=10k，R2=26k。最好选取精度较高的金属膜电阻。当+5V电压跌落到4.5V时，VR=1.25V，电压如果继续跌落，便输出低电平，触

17、发 中断。复位按钮是为手动复位而设置的，在系统需要人为干预或者测试时使用，R4与C值的选择可按前述章节的方法进行。,4.5.4 MAX692A的编程应用,为保证CPU在正常工作时，Watchdog定时器不产生复位信号，必须在1.6s内改变MAX692A的WDI引脚上输入电平，按照上页图的电路，WDI引脚的电平变化由MCS-51处理器的P1.0引脚控制，与Watchdog定时器有关的程序段如下：ORG 0000HLJMP MAIN;转至主程序ORG 0050HMAIN:;初始化SETB P1.0CLR P1.0;在P1.0引脚上输出一个正脉冲，两个正脉冲之间 的时间间隔小于1.6s SETB P

18、1.0CLR P1.0;在P1.0引脚上输出一个正脉冲SETB P1.0CLR P1.0;同上，与上个正脉冲间隔时间小于1.6sLJMP MAINEND,当MCS-51系统受到干扰而使处理器出现“死机”时，单片机将不能定期执行上述两条指令，则WDI引脚上也就不能定时输入脉冲，看门狗定时器会在1.6s后产生一个复位信号，使单片机复位。程序将会从0000H单元重新开始程序的执行，保证了系统的正常运转。,4.6 总线接口扩展,总线种类繁多，可分为局部总线、系统总线和通信总线。通信总线是系统之间或CPU与外设之间进行通信的一组信号线。通信总线接口按电气标准及协议来分包括RS-232,RS-422,RS

19、-485,MODEM,USB,IEEE 1394,Internet网络芯片等，它们在不同的领域得到了广泛的应用。这里主要介绍MCS-51单片机应用系统中常用的通信总线标准及接口。4.6.1 EIA RS-232C总线标准与接口电路 EIA RS-232C是异步串行通信中应用最广泛的标准总线，是美国EIA（Electronic Industries Association，电子工业联合会）开发公布的通信协议。适合于数据传输速率在020kb/s范围内的通信，包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定。在微机通信接口中被广泛采用。,1.电气特性（1）采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用一对收、发设备

20、）通信而设计的；（2）采用负逻辑。（3）适用于传送距离不大于15m，速度不高于20kb/s的本地设备之间通信的场合。,2.连接器（1）DB-25连接器 DB-25型连接器的外形及信号线分配如图右所示。25芯RS-232C接口具有20mA电流环接口功能，用9,11,18,25针来实现。,（2）DB-9连接器 DB-9连接器只提供异步通信的9个信号，其外形及信号线分配如图右所示。DB-25与DB-9型连接器的引脚分配信号完全不同。,3.RS-232C的接口信号RS-232C标准接口有25条线，其中常用的有如下几条：DSR：数据装置准备好；DTR：数据终端准备好；RTS：请求发送；CTS：允许发送；

21、DCD：接收线信号检出；RI：振铃指示；TXD：发送数据；RXD：接收数据；SGND、PGND：地线，SGND（信号地）、PGND（保护地）。,4电平转换 RS-232C采用负逻辑，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。常用的转换器件有MC1488,SN75150（TTL电平到EIA电平的转换），MC1489,SN75154（EIA电平到TTL电平的转换），MAX232（完成TTL到EIA的双向电平转换）。,MAX232芯片是Maxim公司生产的低功耗、单电源、双RS-232发送/接收器，可实现TTL到EIA的双向电平转换。其

22、引脚排列如下图所示。,5.EIA RS-232C与单片机系统的接口 RS-232C与单片机系统的接口电路如图下所示。MAX232外围的4个电解电容Cl,C2,C3,C4，是内部电源转换所需电容，其取值均为1F/25V，C5为0.1F的去耦电容。MAX232的引脚T1IN,T2IN,R1OUT,R2OUT为接TTL/CMOS电平的引脚，引脚T1OUT,T2OUT,R1IN,R2IN为接RS-232C电平的引脚。,所以，T1IN,T2IN引脚应与MCS-51的串行发送引脚TXD相连接。R1OUT,R2OUT应与MCS-51的串行接收引脚RXD相连接。T1OUT,T2OUT应与PC机的接收端RD相连

23、接。R1IN,R2IN应与PC的发送端TD相连接。,4.6.2 RS-422/RS-485总线标准与接口电路 采用RS-232C标准进行通信，负载能力差，通信范围小，传送距离不超过15m，难以满足远距离的数据传输和控制。当测量与控制系统中需要长距离数据传输时，广泛采用的是RS-485总线标准。1.RS-422串行总线标准 RS-422由RS-232发展而来，是一种单机发送、多机接收的单向、平衡的通信总线标准。传输速率可达10Mb/s，传输距离延长到1220m（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上最多连接10个接收器。2.RS-485串行总线标准 EIA在RS-422的基础上制定了

24、RS-485标准，增加了多点、双向通信能力。RS-485总线标准采用平衡发送和差分接收，能检测低至200mV的电压，具有抑制共模干扰的能力，数据传输可达千米以上。,3.平衡传输 RS-422,RS-485的数据信号采用差分传输方式，也称做平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一条线定义为A，另一条线定义为B。接收器与发送端的规定相同，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在接收端AB之间有大于200mV的电平时，输出逻辑1，小于200mV时，输出逻辑0。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。4.RS-485串行总线的特点机械特性：采用RS-232/RS-485转换器（如A

25、DAM4520）将PC串行口RS-232信号转换成RS-485信号，或接入TTL/RS-485转换器（如MAX485），将I/O接口芯片TTL电平信号转换成RS-485信号，进行远距离高速双向串行通信。,电气特性：RS-485标准采用正逻辑，1.5V6V表示“1”，6V1.5V表示“0”，二线双端半双工差分电平发送与接收，传输距离1.2km，最高数据传输速率可达10Mb/s，抗干扰能力较强功能与规程特性：网络媒体采用双绞线、同轴电缆或光纤，安装简易，电缆数量、连接器、中继器、滤波器使用数量较少（每个中继器可延长线路1.2km），网络成本低廉。数据帧格式：一般以异步通信为基础，相应的帧格式如下：

26、,节点数：节点数是指每个RS-485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准RS-485负载，其范围为：32256个。通信方式：半双工、全双工两种通信方式。如下页图所示。,5.终端匹配 RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。一般终端匹配采用终接电阻方法，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100，在RS-485网络中取120。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100120。电阻匹配的方法简单有效，其缺点是要消耗较大功率。

27、6RS-485与单片机系统的接口,单片机与RS-485总线标准之间必须进行转换，常用的转换芯片有MAX485,SN5176等。MAX485芯片是MAXIM公司的电平转换芯片，其引脚如右图所示。,各引脚含义如下：RO：接收器输出端。若A端高于B端200mV以上，RO为高；否则RO为低。：接收器输出使能端。为低时，RO有效，否则RO为高阻态。DE：驱动器输出使能端。若DE为高，驱动输出A和B有效，器件作为线驱动器用（发送）；若DE为低，它们呈高阻态，这时为低，器件作线接收器用（接收）。DI：驱动器输入。DI为低，将迫使输出为低，若DI为高，将迫使输出为高。B：反相接收器输入和反相驱动器输出。A：同

28、相接收器输入和同相驱动器输出。GND：接地。VCC：电源正极。,MAX485与单片机系统连接如下图所示。RO与DI是标准的TTL电平，与MCS-51系统的TXD和RXD直接连接即可。由于RS-485总线工作于半双工状态，P1.0引脚用于控制MAX485是工作于收数据状态，还是工作于发数据状态，为低时是收数据。A,B端为RS-485总线的数据传输线路。,4.6.3 I2C总线标准与接口电路,I2C总线（Inter Integrated Circuit Bus）：是Philips公司推出的串行总线标准（为二线制）。总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻址，是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高

29、性能多主机总线。1.I2C总线工作原理组成：串行数据线SDA和串行时钟线SCL构成的，可发送和接收数据。要求：所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。特点：组成系统结构简单，占用空间小，无需专门的母板和插座，芯片管脚的数量少，无需片选信号，价格低。允许若干兼容器件共享总线，应用比较广泛。总线的长度可达7.6m，传送速度可达400kbps，标准速率为100kbps。支持多个组件。支持多主控器件（某时刻只能有一个主控器件）。I2C总线上所有设备的SDA,SCL引脚必须外接上拉电阻。,

30、2.I2C总线系统结构 一个典型的I2C总线结构如下图所示。系统中所有的器件均有I2C总线接口，所有器件通过两根线SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）连接到I2C总线上，并通过寻址识别。I2C总线中的器件既可以作为主控器，也可以作为被控器，系统中每个器件均具有惟一的地址，各器件之间通过寻址确定数据交换方。任何时刻总线只能由一个主控制器，数据的传输只能在主、从器件间进行。,3.I2C总线协议,I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、停止信号和应答信号。开始信号：SCL保持高电平的状态下，SDA出现下降沿。出现开始信号以后，总线被认为“忙”。停止信号：SCL保持高电平的状态下，

31、SDA出现上升沿。停止信号过后，总线被认为“空闲”。应答信号：接收数据的器件在接收到8位数据后，向发送数据的器件发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。总线空闲：SCL和SDA都保持高电平。总线忙：在数据传送开始以后，SCL为高电平的时候，SDA的数据必须保持稳定，只有当SCL为低电平的时候才允许SDA上的数据改变。,4.I2C总线的传送格式,I2C总线的传送格式为主从式，对系统中的某一器件来说有四种工作方式：主发送方式、从发送方式、主接收方式、从接收方式。（1）主发送从接收 主器件产生开始信号以后，发送的第一个字节为控制字节。前七位为从器件的地址片选信号。最低位为数据传送方向位（高电平表示读从

32、器件，低电平表示写从器件），然后发送一个选择从器件片内地址的字节，来决定开始读写数据的起始地址。接着再发送数据字节，可以是单字节数据，也可以是一组数据，由主器件来决定。从器件每接收到一个字节以后，都要返回一个应答信号（ASK=0）。主器件在应答时钟周期高电平期间释放SDA线，转由从器件控制，从器件在这个时钟周期的高电平期间必须拉低SDA线，并使之为稳定的低电平，作为有效的应答信号。,（2）从发送主接收 在开始信号以后，主器件向从器件发送控制字节。如果从器件接收到主器件发送来的控制字节中的从地址片选信号与该器件相对应，并且方向位为高电平（R/=1），就表示从器件将要发送数据。从器件先发送一个应答

33、信号（ASK=0）回应主器件，接着由从器件发送数据到主器件。如果在这个过程之前，主器件发给从器件一个片内地址选择信号，那么从器件发送的数据就从该地址开始发送；如果在从器件接收到请求发送的控制信号以前，没有收到这个地址选择信号，从器件就从最后一次发送数据的地址开始发送数据。发送数据过程中，主器件每接收到一个字节都要返回一个应答信号ACK。若ACK=0（有效应答信号），那么从器件继续发送；若ACK=1（停止应答信号），停止发送。主器件可以控制从器件从什么地址开始发送，发送多少字节。,5.I2C总线的基本操作,I2C总线运用主/从双向通信。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接

34、收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。如下图所示。,（1）控制字节 在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中，高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，如E2PROM为1010），接着三位为片选，最低位为读写控制位，为“1”时为读操作，为“0”时为写操作。如下图所示。,（2）写操作 写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写，根据芯片的一次装载的字节不同有所不同。

35、页面写的地址、应答和数据传送的时序如下图所示。,（3）读操作 读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。下图给出的是顺序读的时序图。应当注意的是，为了结束读操作，主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平，然后发出停止条件。,6.单片机的I2C总线接口,如果单片机自带I2C总线接口，则所有I2C器件对应连接到该总线上即可；若无I2C总线接口，则可以使用I/O口模拟I2C总线。使用单片机I/O口模拟I2C总线时，硬件连接非常简单，只需两条I/O口线即可，在软件中分别定义成SCL和SDA。MCS-51单片机实现I2C总线接口电路如下图所示。,电路中单片机的P

36、1.0引脚作为串行时钟线SCL，P1.1引脚作为串行数据线SDA，通过程序模拟I2C串行总线的通信方式。I2C总线适用于通信速度要求不高而体积要求较高的应用系统。,7.I2C总线的典型应用,X24C04是Xicor公司的CMOS 4096位串行E2PROM，内部组织为5128位。16字节页面写，采用I2C总线结构。与MCS-51单片机接口如下图所示。上拉电阻R1,R2的选择可参考X24C04的手册。,8051通过I2C总线接口对X24C04进行单字节写操作的程序流程图如下图所示。,子程序如下：ORG 1000HBSEND:MOV R2,#08H;1字节8位SENDA:CLR P3.2;SCL置

37、低RLC A;左移一位MOV P3.3,C;写一位SETB P3.2;SCL置高DJNZ R2,SENDA;写完8个字节？CLR P3.2;应答信号SETB P3.3;SDA置高SETB P3.2;SCL置低RETEND,4.6.4 其他常用总线标准,1.通用串行总线USB 通用串行总线USB（Universal Serial Bus）是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合制定的.其特点是 数据传输速率高（达480Mbps）、传输可靠、传输距离不大于5米，可通过菊花链的形式同时挂接多个（可达127个）USB设备，能为设备供电，可提供100mA500mA的电流，支持热插

38、拔，具有实时性、联合性、多能性。USB接口主要应用于计算机周边外部设备，如电话、MODEM、键盘、U盘、光驱、摇杆、磁带机、软驱、扫描仪、打印机、数码相机/摄相机等。2.MODEM（Modulator Demodulator，调制解调器）通信原理：MODEM可实现数字信号到模拟信号及模拟信号到数字信号的转换。来自发送端的数字信号被MODEM转换成模拟音频信号，利用公共电话网传输到接收端的MODEM上。在接收端接收到的模拟音频信号被MODEM转换为相应的数字信号，传送到接收数据终端。通信系统操作模式：全双工模式和半双工模式。适用于较远距离利用电话线或电力线进行远程数据传输的场合。,3单总线,单总

39、线（1-Wire）是Dallas公司推出的外围串行扩展总线，它只有一根数据输出线DQ，总线上所有器件都挂在DQ上。适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。4串行外设总线SPI SPI（Serial Peripheral Interface）是Motorola公司推出的串行外设总线。由时钟线SCK、数据线MOSI（主发从收）和MISO（主收从发）组成。单片机与外围扩展器件在时钟线SCK、数据线MOSI,MSIO上都是同名端相连。带SPI接口的外围器件都有片选端。其特点是数据传送速度较高（可达1.05 Mbps），硬件扩展比较简单，软件实现方便。5.高性能的串行总线标准IEEE 1394 IEEE 1394串行总线标准适合视频数据传输，支持外设热插拔、同步数据传输，同时可为外设提供电源。Apple公司称之为火线（Fire Wire），Sony公司称之为i.Link，Texas Instruments公司称之为Lynx。目前主要用于计算机及外围设备。其特点是高速（可达400Mbps）、实时，它无需集线器，每个总线最多可以支持63个设备，有1023个总线进行互连。它是一个对等标准IEEE 1394标准定义了两种总线模式（Backplane和Cable模式）。,