i2c高速数据传输线如何使用

⑴ I2C总线的数据传输

数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生。在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA 线（高）。
在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA 线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。
通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后，除了用CBUS 地址开头的数据，必须产生一个响应。当从机不能响应从机地址时（例如它正在执行一些实时函数不能接收或发送），从机必须使数据线保持高电平，主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输。
如果从机接收器响应了从机地址，但是在传输了一段时间后不能接收更多数据字节，主机必须再一次终止传输。这个情况用从机在第一个字节后没有产生响应来表示。从机使数据线保持高电平，主机产生一个停止或重复起始条件。
如果传输中有主机接收器，它必须通过在从机发出的最后一个字节时产生一个响应，向从机发送器通知数据结束。从机发送器必须释放数据线，允许主机产生一个停止或重复起始条件。 所有主机在SCL线上产生它们自己的时钟来传输I2C总线上的报文。数据只在时钟的高电平周期有效，因此需要一个确定的时钟进行逐位仲裁。
时钟同步通过线与连接I2C 接口到SCL 线来执行。这就是说SCL 线的高到低切换会使器件开始数它们的低电平周期，而且一旦器件的时钟变低电平，它会使SCL 线保持这种状态直到到达时钟的高电平。但是如果另一个时钟仍处于低电平周期，这个时钟的低到高切换不会改变SCL 线的状态。因此SCL 线被有最长低电平周期的器件保持低电平。此时低电平周期短的器件会进入高电平的等待状态。
当所有有关的器件数完了它们的低电平周期后，时钟线被释放并变成高电平。之后，器件时钟和SCL线的状态没有差别，而且所有器件会开始数它们的高电平周期。首先完成高电平周期的器件会再次将SCL线拉低。
这样产生的同步SCL 时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定，而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定。

⑵ iic的应用

I2C总线是各种总线中使用信号线最少，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。因此，使用I2C总线设计计算机系统十分方便灵活，体积也小，因而在各类实际应用中得到广泛应用。下面举二个应用示例。
I2C的运用比如在铁电存储器中，用铁电存储数据就是用的I2C总线协议。 目前，51、96系列的单片机应用很广，但是由于它们都没有I2C总线接口，从而限制了在这些系统中使用具有I2C总线接口的器件。通过对I2C总线时序的分析，可以用51单片机的两根I/O线来实现I2C总线的功能。接I2C总线规定：SCL线和SDA线是各设备对应输出状态相“与”的结果，任一设备都可以用输出低电平的方法来延长SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使时钟脉冲的高、低电平时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，可以用软件控制I/O口做I2C接口。下面就是用GMS97C2051的通用I/O口来作为I2C总线接口，并由软件控制实现数据传送的例子，图6为其连线图。
在单主控器的系统中，时钟线仅由主控器驱动，因此可以用51系列的一根I/O线作为SCL的信号线，将其设置为输出方式，并由软件控制来产生串行时钟信号。在实际系统中使用了P1.3。另一根I/O线P1.2作为I2C总线的串行数据线，可在软件控制下在时钟的低电平期间读取或输出数据。系统传输数据的过程如下：先由单片机发出一个启始数据信号，接着送出要访问器件的7位地址数据，并等待被控器件的应答信号。当收到应答信号后，根据访问要求进行相应的操作。如果是读入数据，则数据线可一直设为输入方式，中间不需要改变SDA线的工作方式，每读入一个字节均应依次检测应答信号；如果是输出数据，则首先将SDA设置为输出方式，当发送完一个字节后，需要改变SDA线为输入方式，此时读入被控器件的应答信号就完成了一个字节的传送。当所有数据传输完毕后，应向SDA发出一个停止信号，以结束该次数据传输。 下面给出51系列用汇编语言实现启始、停止、读、写、应答的程序，读者也可以根据I2C总线时序在96系列或其它单片机上实现I2C总线接口。
a.启动位程序
ACK：CLR P1.3
NOP
NOP
SETB P1.2
NOP
NOP
NOP
CPL P1.3 ；P1.3=1
NOP
NOP
NOP
DENGDAI：JB P1.2，DENGDAI
RET
b.读数据程序
读字节可以在当前地址读（CURRENT
READ），也可以随机读（RANDOM READ），读出数据的最后一个字节后不用加应答信号。
READ：PUSH 0EH
CLR P1.4
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A0H ；SEND THE CNOTROL BYTE
LCALL SENDBYTE
LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS
LCALL SENDBYTE
LCALL ACK
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A1H ；SEND THE CNOTROL BYTE
LCALL SENDBYTE
LCALL ACK
LCALL READBYTE
LCALL BSTOP
POP 0EH
RET
送字节程序：
SENDBYTE：PUSH 0EH
PUSH 00H
MOV R0,#08H
LOOP1:CLR P1.3
NOP
NOP
RLC A
MOV P1.2,C
CPL P1.3 ;P1.3=1
NOP
NOP
DJNZ R0,LOOP1
POP 00H
POP 0EH
RET
读字节子程序：
READBYTE：PUSH 0EH
PUSH 00H
MOV R0，#08H；READ THE CONTENT
CLR A
LOOP4：CLR P1.3
NOP
NOP
NOP
SETB P1.3 ；P1.3=1
MOV C,P1.2
RLC A
DJNZ R0,LOOP4
MOV R2,A
POP 00H
POP 0EH
RET
c.写数据程序：
WRITE：PUSH 0EH
CLR P1.4
LCALL BSTART
MOV A，#0A0H
CLALL SENDBYTE ；SEND THE CONTROL BYTE
LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS
LCALL SENDBYTE
LCALL ACK
MOV A，R2 ；WRITE THE CONTENT
LCALL SENDBYTE
LCALL ACK
LCALL BSTOP
POP 0EH
RET
连续写的两个字节之间最好是有10ms的延时。当然，也可以进行页写（PAGE
WRITE），即一次性连续写8个字节，但采用页写方式时每个字节后要有一个应答信号。
d.停止位程序：
BSTOP：CLR P1.3
NOP
NOP
CLR P1.2
NOP
NOP
NOP
SETB P1.3
NOP
NOP
NOP
SETB P1.2
RET // IIC开始
void Start()
{
SDA=1;SCL=1;NOP4();SDA=0;NOP4();SCL=0;
}
// IIC 结束
void Stop()
{
SDA=0;SCL=0;NOP4();SCL=1;NOP4();SDA=1;
}
// IIC 读取应答
void RACK()
{
SDA=1;NOP4();SCL=1;NOP4();SCL=0;
}
// IIC 发送非应答
void NO_ACK()
{
SDA=1;SCL=1;NOP4();SCL=0;SDA=0;
}
// IIC向从设备写入一字节数据
void Write_A_Byte(uchar b)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
b<<=1;SDA=CY;_nop_();SCL=1;NOP4();SCL=0;
}
RACK();
}
// IIC 向从设备的指定地址写入数据
void Write_IIC(uchar addr,uchar dat)
{
Start();
Write_A_Byte(0xa0);
Write_A_Byte(addr);
Write_A_Byte(dat);
Stop();
DelayMS(10);
}
// IIC 从从设备读取数据
uchar Read_A_Byte()
{
uchar i,b;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;b<<=1;B|=SDA;SCL=0;
}
return b;
}
// IIC 从从设备的当前地址读取数据
uchar Read_Current()
{
uchar d;
Start();
Write_A_Byte(0xa1);
d=Read_A_Byte();
NO_ACK();
Stop();
return d;
}
// IIC 从从设备的任意地址读取数据
uchar Random_Read(uchar addr)
{
Start();
Write_A_Byte(0xa0);
Write_A_Byte(addr);
Stop();
return Read_Current();
}