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论文研究-基于I2C接口芯片的单片机I/O扩展的实现 .pdf 评分

基于I2C接口芯片的单片机I/O扩展的实现,王宏伟,,I2C总线是由Philips公司开发的一种两线式串行总线。与并行总线相比,串行总线有其独特的优点:电路结构简单,程序编写方便,易于实��
国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn ⑤C总线系统中的主控器必须是带CPU的逻辑模块;而被控器可以是无CPU的普通 外围器件,也可以是具有CPU的逻辑模块。主控器与被控器的区别在于SCL的发送权,即 对总线的控制权 ⑥nC总线的工作速度分为3和版本:S〔标准模式),速率为100kb/s;F(忺速模式), 速率为400kb/s:Hs(高速模式),速率为34Mbs 总线的工作过程 2C总线上的所有通信过程都是由主控器引发的。在一次通信过程中,主控器与被控器 工作在两个相反的状态,并不断发生互换,即主控器为发送器(主控发送器)时被控器为接 收器(被控接收器),主控器为接收器(主控接收器〕时被控器为发送器(被控发送器)。 主控器发送数据过程 主控制器向被控器发送数据的操作过程如下: ①主控器在检测到总线为“空状态”(即SDA、SCL线均为高电平)时,发送一个启 动信号“S”,开始一次通信的开始; ②主控器接着发送一个命令字节。该字节由7位的外围器件地址和1位读写控制位 RW组成(此时RW=0) ③相对应的被控器收到命令字节后向主控器回馈应答信号ACK(ACK=0) ④控器收到被控器的应答信号后开始发送一个字节的数据; ⑤被控器收到数据后返回一个应答信号ACK ⑥主控器收到应答信号后再发送下一个数据… ⑦当主控尜发送最后一个数据字节并收到被控器的ACK后,通过向被控器发送一个 停止信号P结東本次通信并释放总线。被控器收到P信号后也退出与主控器之间的通信。 PCA9532芯片作为数据通信的从属芯片具备个特点,就是在发送了个字节地址信 息之后,需要再发送一个字节控制信息用来选择后续数据的目的寄存器。因此结合芯片特性 及2C接凵协议,实际的主控器向被控器发送数据过程如下图所示 s|从机地址q位)Rw|A余令字信息A|数据1A 数据N|A 启动信号地址宇节应答控制信息 N个字节的写入 停止 信号 佟2主控器向被控器发送数据过程 Fig. 2 The Process of Sending data from Master Controller to Chip under control 主控器接收数据过程 主控器从被控器接收数据的操作过程如下 ①主控器在发送启动信号后,接着发送一个命令字节(此时RW=1); ②对应的被控器收到地址字节后,返回一个应答信号ACK,并向主控器发送数据; ③主控器收到数据后向被控器回馈一个应答信号ACK ④被搾器收到应答信号后开始发送下一个字节的数据.… 3 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn ⑤当主控器完成数据接收后,向被控器发送一个非应答信号ACK(ACK=1),被控器 收到非应答信号后停止发送数据; ⑥主控器发送非应答信号后,发送再发送一个停止信号,释放总线停止通信 同样结合PCA9532芯片特性及C接口协议,实际的主控器从被控器接收数据过程如 下图所示: s|从机址(位)|Rw 命令宁信息A数据1 数据N|A 启动信号地址字节 应答制信息 个字节的写入 停止 信号 信号 图3主控器从被控器接收数据过程 Fig 3 The Process of Sending Data from Chip Under Control to Master Controller 要说明的是:①主控器通过发送地址码与对应的被控器建立了通信关系,而挂接在总线 上的其它被控器虽然同时也收到了地址码,仁因为与其自身的地址不相符合,因此提前退出 与主控器的通信;②主控器的次发送通信,其发送的数据数量不受限制。主控器是通过P 信号通知发送的结束,被控器收到P信号后退出本次通信;③主机的每次发送后都是通 过被控器的ACK信号了解被控器的接收状况,如果应答错误则重发 接口模块的实现 系统硬件连接 本文提出的I2C接口的主控器为PC18F452单片机,被控器为[O扩展芯片PCA9532 用以实现对LED指示灯的控制。PCA9532是 Philips semiconductors公司生产的一款16位 I2C总线和IO扩展器。该芯片有三个地址控制端口,16个可编稈控制闪烁率和占空比的IO 管脚输出。LED0~LED7输出管脚的电平髙低状态控制是通过向 INPUTO寄存器写入数据 闪烁周期的控制是通过向PCS0寄存器写入数据,占空比的控制是通过向PWM0寄存器写 入数据。LED8~LED15输岀管脚的电平高低状态控制是通过向Ⅰ NPUTI寄存器写入数据 闪烁周期的控制是通过向PCS1奇存器写入数据,占空比的控制是通过向PWM1寄器写 入数据。芯片硬件连接如图2所示5: 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn +2V VDU VDL SCI PIC1CF452 SDA PCA9532 LELO RESET RESET LELI- ⅴss VSS A2AIAD 图4芯片硬件连接 Fig 4 Hardware Connection of Chips 时钟线SCL和数据线SDA均接10Kg上拉电阻到ⅴDD,A2,A1,A0为PCA9532的 可编程地址位,LED0~LED15为漏极开路输出端口,应用中需接上拉电阻到ⅴDD。PCA9532 的芯片复位信号接到PC单片机的一个IO输出脚却 软件实现 基于 Microchip公司的 MPLAB IDE和C18编译器的开发环境,主控器PC18F452对 I2C总线的控制程序如下: Ⅰ2C读/写操作程序 INT8U i2c manipulate(INT&U Address write, INT&U Command, INT8U Data, INT&U Direction) INTSU Address read= Address write +Ox01 I2 C Initial;/初始化操作 i2 c idlechecko;/总线空闲检测 i2 c start;/发送起始信号 i2 c send( Address write);发送地址信息(最后一位是读/写控制位) 2 c send( Command);/迭择目的寄存器 if( Direction=W){写数据 i2 c send( data);发送数据 else if( Direction=R){/读数据 SSPCON2 bits RSEN=1;/車新启动 hile(!PIR1 bits. SSPI);∥等待重新启动完成 PIR1bits ssPi=0: i2 c send(Address read);∥选择读地址,发送读指令 Register=i2 c receive(;/接收被控芯片发来数据 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn i2 c stop)/发送停止信号 rcturn Register; 程序中 Address write为被控器地址,默认为主控发送工作方式,即最低位读/写控制位 为0,加1后的 Address read使工作方式变为主控接收。 Command变量为日的寄存器的地 址信息。在实际应用中的数据位只需要一字节,因此将Data作为数据字节。 Direction变量 用于控制数据传输方向。程序中接收数据的程序如下: INT&U i2c rcccivc( void) INTSU DATA: SSPCON2 bitsRCEn=1;∥使能接收 while( Pir bits SSPiF);∥/待接收数据 PIRlbitS. SSPIF=0 SSPCON2 bits.aCKdt=1;∥送非应答信号 SSPCON2bitS. ACKEN=1 while(!PIRIbits.SSPIF): PIRlbits sspi=o DATA= SSPBUF;保存数据 whil( SSPSTATbits BF;/待 SSPBUF读空 return DatA;/返回接收到的数据 结论 本文给出了使用2C总线接口芯片PCA9532扩展单片机PIC18F452的1O端口的具体 应用。在实际应用中可以挂接多个PCA9532芯片,实现对IO端口的高低电平、占空比及 闪烁周期进行控制,还可以读出端口的高低电平逻辑值。 参考文献 [1] The I2C Bus Specification(v2.1)[R]. fu=: Philips Semiconductors INC, 939839340011, 2000 [2]宋杰,陈岚,冯燕.一种C总线控制器的接口设计[信息与电子工程,2010,8(4):467~470 [31 PIC18F452 Data Sheet[R]. F: Microchip Technology INC, DS39564B CN, 2005 [4] PCA9532 Data Sheet[R]. m=: Philips Semiconductors INC, 939775011459, 2003 [5]刘和平,刘林,余红欣,等(etal).PlCl8FXxx单片机原理及接口程序设计[M].北京:北京航空航天 大学出版社,2004 [6]张明峰PC单片机入门与实战[M北京:北京航空航天大学出版社,2004

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基于I2C接口芯片的单片机I/O扩展的实现,王宏伟,,I2C总线是由Philips公司开发的一种两线式串行总线。与并行总线相比,串行总线有其独特的优点:电路结构简单,程序编写方便,易于实��

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(文件太大无法上传全部,下载的是网盘链接(内含全部文件)!!!)部分资料清单: 0001、PC 机与单片机通信(RS232 协议) 0002、C与VB语言联合在proteus上仿真 0003、IC卡读写仿真 0004、Integrate就医服务平台论文 0005、PC红外线遥控器上位机及电路图 0006、PLC电梯控制系统论文 0007、VB上位机程序控制DS1302时钟的proteus仿真 0008、VB上位机与18b20下位机 0009、八路扫描式抢答器设计论文 0010、比较全面的手机原理资料 0011、采用实时时钟芯片DS1302+AT89C2051的红外遥控LED电子钟 0012、

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