单片机 C51 实现 I2C 虚拟总线
The simulating application of I2C-BUS by 80C51
摘要：本文介绍了 I2C 总线的基本结构、工作原
理，并使用单片机 C51 编程实现 I2C 总线的功能，
即 I2C 总线的虚拟技术。
关键字：C51; I2C; 总线;
分类号：TN911
文献标识码：
A
Abstract: The basic structure and operation
criterion of I2C-BUS were introduced in this
paper, and the functions of I2C-BUS were
realized by 80C51, this is the simulated
technology of I2C-BUS.
Keywords: C51; I2C; bus;
1．前言
I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是由
Philips 公司推出的一种二线制串行总线，用于连
接微控制器及其外围设备。它允许若干兼容器件
(如存储器、A/D 和 D/A 转换器，以及 LED、LCD
驱动器等)共享总线。它是同步通信的一种特殊形
式，具有接口线路少，控制方式简便，器件封装
体积小，通信速率较高等优点。近年来 I2C 在微
电子通信控制等领域得到广泛的应用。
2．I2C 总线概述
I2C 总线通过串行数据线(SDA)和串行时钟线
(SCL)与连到总线上的 IC器件之间进行数据传输。
SDA 和 SCL 都是双向 I/O 线路，通过上拉电阻连接
正电源，连接总线的器件的输出级必须是集电极
开路或漏电极开路，这样才能够实现“线与”功
能。在标准模式下，I2C 总线的传输速率可达
100Kbps。
I2C 总线是一种多主机的总线，即可以连接多
个能控制总线的器件，但同一时刻只能有一个器
件控制总线而成为主机。
3．位传输
I2C 总线空闲时，SDA 和 SCL 都保持高电平。
数据传输时，每传输一个数据位必须产生一个时
钟脉冲，时钟脉冲一般由主机产生。SDA 线上的数
据必须在 SCL 高电平周期保持稳定，SDA 线的高低
电平状态只能在 SCL 线是低电平时才能改变(如图
一)。在标准模式下，SCL 线高低电平宽度必须大
于 4.7us。
图一 位传输
4．开始信号和结束信号
开始信号(S)和结束信号(P)由主机产生。总
线在开始信号以后被认为处于忙的状态，在结束
信号以后被认为再次处于空闲状态。在传输过程
中，由于传输错误等原因，可以再次产生一个开
始信号，即重复开始信号。
●开始信号(重复开始信号)：SCL 为高电平时，
SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
●结束信号：SCL 为低电平时，SDA 由低电平向
高电平跳变，结束传送数据。(如图二)。
图二 开始和结束信号
5．数据传输
开始信号后，就可以进行数据的传输。主机
发送到SDA线上的每个字节必须为8位，首先传输
的是数据的最高位(MSB)。每次传输可以发送的字
节数量不受限制。主机或从机每接收一个字节后
必须返回一个响应位(ACK)。(如图三)。
图三 数据传输
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