MAX517與單片機的I2C總線數據通信

摘要：介紹了I2C總線的特點及數據通信的基本協議，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I2C總線進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。 關鍵詞：I2C總線;AT89C51;MAX517;數據通信 1 I2C總線的特點及基本通信協議 I2C總線是Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線串行數據線和串行時鐘線即可使連接于總線上的器件之間實現信息傳送，同時可通過對器件進行軟件尋址，而不是對硬件進行片選尋址的方式來節(jié)約通信線數目，從而減少了硬件所占空間。因為總線已集成在片內，所以大大縮短了設計時間，此外，在從系統中移去或增加集成電路芯片時，對總線上的其它集成芯片沒有影響。

1.1 I2C總線的主要特點 I2C總線通常由兩根線構成：串行數據線(SDA)和串行時鐘線(SCL);總線上所有的器件都可以通過軟件尋址，并保持簡單的主從關系，其中主器件既可以作為發(fā)送器，又可以作為接收器; I2C總線是一個真正的多主總線，它帶有競爭監(jiān)測和仲裁電路。當多個主器件同時啟動設備時，總線系統會自動進行沖突監(jiān)測及仲裁，從而確保了數據的正確性; I2C總線采用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;同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發(fā)送的握手方式;連接到同一總線的集成電路數目只受400pF的最大總線電容的限制。 1.2 I2C總線數據通信基本協議 利用I2C總線進行數據通信時，應遵守如下基本操作： (1)總線應處于不忙狀態(tài)，當數據總線(SDA)和時鐘總線(SCL)都為高電平時，為不忙狀態(tài); (2)當SCL為高電平時，SDA電平由高變低時，數據傳送開始。所有的操作必須在開始之后進行; (3)當SCL為高電平時，SDA電平由低變?yōu)楦邥r，數據傳送結束。在結束條件下，所有的操作都不能進行; (4)數據的有效轉換開始后，當時鐘線SCL為高電平時，數據線SDA必須保持穩(wěn)定。若數據線SDA改變時，必須在時鐘線SCL為低電平時方可進行。

2 AT89C51與MAX517的I2C數據通信 2.1 MAX517簡介 MAX517是MAXIM公司生產的8位電壓輸出型DAC數模轉換器，它帶有I2C總線接口，允許多個設備之間進行通訊。 MAX517采用單5V電源工作。該芯片的引腳圖見圖1所示。各引腳的具體說明如下： 1腳(OUT)：D/A轉換輸出端; 2腳(GND)：接地; 3腳(SCL)：時鐘總線; 4腳(SDA)：數據總線; 5、6腳(AD1，AD0)：用于選擇哪個D/A通道的轉換輸出由于MAX517只有一個D/A，所以，使用時，這兩個引腳通常接地。 7腳(VCC)：電源; 8腳(REF)：參考。 2.2 MAX517的工作時序 圖3 圖2是MAX517的一個完整的轉換時序。首先應給MAX517一個地址位字節(jié)。MAX517在收到地址字節(jié)位后，會給AT89C51一個應答信號。然后，在給MAX517一個控制位字節(jié)，MAX517收到控制位字節(jié)位后，再給AT89C51發(fā)一個應答信號。之后，MAX517便可以給AT89C51發(fā)送8位的轉換數據(一個字節(jié))。AT89C51收到數據之后，再給MAX517發(fā)一個應答信號。至此，一次轉換過程完成。 MAX517的一個地址字節(jié)格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 0 1 0 1 1 AD1 AD0 0 其中，前三位010出廠時已設定。對于MAX517，BIT4和BIT3這兩位應取為1。因為一個AT89C51上可以掛4個MAX517，而具體是對哪一個MAX517進行操作，則由AD1、AD0的不同取值來控制。 MAX517的控制字節(jié)格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 R2 R1 R0 RST PD X X A0 在該字節(jié)格式中，R2、R1、R0已預先設定為0;RST為復位位，該位為1時復位所有的寄存器;PD 為電源工作狀態(tài)位，為1時，MAX517工作在4μA的休眠模式，為0時，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作為看門狗電路,既可自動復位，也可手工復位。利用該電路可以用數碼管來顯示0-255個數字量,圖中,采用MAX7219作為數碼驅動電路,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 該系統應將MAX517作為從設備，AT89C51作為主設備。首先主設備向從設備發(fā)送一個地址字節(jié)58H，之后從設備則發(fā)一個應答信號，主設備接到應答后，再發(fā)給從設備一個控制字節(jié)00H，當從設備接到該控制字節(jié)后，再發(fā)給主設備一個應答。之后主設備便可發(fā)給從設備要轉換的8位數據。其工作流程圖見圖4所示。具體的程序代碼如下： 程序開始時，定義P1.6，P1.7為SDA，SCL; //起始條件子函數 void Start(void) { SDA=1; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; } //停止條件子函數 void Stop(void) { SDA=0; SCL=1; NOP;

SDA=1; NOP; } //應答子函數 void Ack(void) { SDA=0; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; } //發(fā)送數據子程序，Data為要發(fā)送的數據 void Send(uchar Data) { uchar BitCounter=8; //位數控制 uchar temp; //中間變量控制 do{ temp=Data; SCL=0; NOP; if((temp0x80)==0x80) //如果最高位是1 SDA=1; else SDA=0; SCL=1; temp=Data1; //左移 Data=temp; BitCounter--; }while(BitCounter); SCL=0; } //讀一個字節(jié)的數據，并返回該字節(jié)值 uchar Read(void) { uchar temp=0; uchar temp1=0; uchar BitCounter=8; SDA=1; do{ SCL=0; NOP; SCL=1; NOP; if(SDA) //如果SDA=1 temp=temp|0x01; else temp=temp0xfe; if(BitCounter-1) { temp1=temp1; temp=temp1; } BitCounter--; }while(BitCounter); return(temp); } 4　結束語 由于該系統可通過單片機給MAX517發(fā)送0-255的數字量，并且可用數碼管顯示，同時，用示波器還可觀測相應的電壓變化，直觀性非常好。同樣，該程序對單片機與MAX518、MAX519等的通信都具有參考價值。