(06)第六章 单片机系统的扩展(2).ppt

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第六章 80C51单片机的系统扩展
第2讲
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单片机的外部串行扩展
串行扩展外部RAM
程序模拟SPI扩展串行E2PROM
程序模拟I2C扩展串行E2PROM
串行扩展I/O口
程序模拟SPI扩展I/O口
程序模拟I2C扩展I/O口
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80C51系列单片机的串行总线包括:SPI(Serial Peripheral Interface)三线总线和I2C公用双总线两种。
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(1)SPI三线总线结构
SPI三线总线结构是一个同步外围接口,允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。一个完整的SPI系统有如下的特性:
全双工、三线同步传送;
主、从机工作方式;
可程控的主机位传送频率、时钟极性和相位;
发送完成中断标志;
写冲突保护标志。
在大多数场合,使用一个MCU作为主机,控制数据向一个或多个从机(外围器件)的传送。一般SPI系统使用四个I/O引脚:
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SPI系统时钟的极性和相位关系
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用串行口实现SPI通信
在80C51系列中,串行口的方式0提供了简化的SPI同步串行通信功能。其特点是:
①串行时钟(SCLK)极性和相位之间的关系是固定的,串行传送速率也是固定的,不能编程改变;
②无从机选择输入(SS)端;
③串行数据输入、输出线不是隔离的,而是同一根线用软件设置数据传输方向(半双工);
④串行数据线上传送数据位的顺序为先LSB(低位),后MSB(高位)。
因此,在80C51系列中,SPI只有两个引脚:
RXD()——MOSI/MISO;
TXD()——SCLK。
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软件模拟SPI通信
在某些应用系统中,由于80C51的串行通信口已经占用或者所选通信器件串行数据和串行时钟的极性以及相位关系与串行口方式0不相同,则可以用软件来模拟仿真SPI操作,包括串行时钟的发生、串行数据的输入/输出等。
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I2C公用二总线结构
在器件(IC为集成电路芯片)之间,使用两根信号线(SDA和SCL)串行的方法进行信息传送的并允许若干兼容器件共享的二线总线,称为I2C总线。
SDA线称为串行数据线,其上传输双向的数据;
SCL线称为串行时钟线,其上传输时钟信号,用来同步串行数据线上的数据。
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I2C总线系统示意图
I2C总线上的器件,SDA和SCL引脚都是一个开漏输出端。因此,在I2C总线上的所有器件的SDA引脚需连接在一起,并通过电阻与电源连接; SCL引脚也连接在一起,并通过电阻与电源连接。
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挂接在I2C总线上的器件,根据其功能可分为两种:主控器件和从控器件。
主控器件:控制总线存取,产生串行时钟(SCL)信号,并产生启动传送及结束传送信号的器件,总线必须由一个主控器件控制。主控器件一般称主器件。
从控器件:在总线上被主控器件寻址的器件,它们根据主控器件的命令来接收和发送数据。从控器件一般称从器件。