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1、 1I2C总线概述总线概述 I2C总线(Inter Integrate Circuits Bus)是飞利浦公司发明的一种二线通信技术。它用两根线(SDA数据线和SCL时钟线)连接多个具有I2C总线接口的器件,在器件之间进行数据传送。I2C总线数据传送速率最高可达400kbit/s,主要用于单片机的系统扩展和多机通信。为此,飞利浦公司还生产了一系列的具有I2C总线接口的外围器件。I I2 2C C总线具有以下特征总线具有以下特征:1)一个完整的I2C总线系统至少由一个微处理器和其他外围器件如存储器、I/O扩展口、显示驱动器等组成。系统与各种器件的连接最简单,成本最低。2)I2C总线是一种无中心主
2、机的多主机总线,它可以在主机和分机之间双向传送数据。各主机可以任意同时发送而不破坏总线上的数据。3)I2C总线通信是一种同步通信。同步时钟允许器件通过总线以不同波特率通信,同时它还可以用作停止和开始串行口发送的应答。4)I2C总线系统通常用于控制而无需高速数据传送。5)I2C总线系统支持NMOS、CMOS、HCMOS等多种制造工艺。6)I2C总线可以用于测试和错误诊断。I2C总线上的主器件是在时钟线(SCL)上产生时钟脉冲,在数据线(SDA)上产生寻址信号、开始条件、停止条件,建立数据传输的器件,任何被寻址选中的器件都被看成是从器件。单片微机在I2C总线上既可做主器件(主发送或主接收),也可做
3、从器件(从发送或从接收)。而外围器件一般只能做从器件(从发送或从接收)。通信中,CPU只对相关的特殊功能寄存器进行操作,数据的移位、发送或接收以及总线忙/闲状态检测都是由I2C接口硬件完成。而不带I2C接口的微处理器就只得以每个时钟期间2次的速率对SDA线采样,才能了解总线忙/闲情况的变化。串行数据线上的数据在时钟脉冲为高期间必须保持稳定,数据线上的数据只能在串行时钟线(SCL)上的时钟信号为低时发生改变。串行数据(SDA)和串行时钟(SCL)线都需要通过一个上拉电阻连到电源线上。当总线空闲时,两线均处于高电平。为完成线与功能,连到总线上的器件都必须是漏极开路或集电极开路输出。图12是I2C总
4、线器件的线与结构,I2C总线上数据传送速度可高达100kbit/s,快速模式为400kbit/s;I2C总线电容量为400pF,因此总线上可连接器件的数量是有限的。3 3I I2 2C C总线的数据传输总线的数据传输（1）数据格式 通信过程中,I2C总线传输的数据由字节组成,其数据量的大小没有限制。数据中每个字节长度为8位,每个字节后面须紧跟一个应答位。数据在SDA线上传输时,首先传送最高有效位(MSB)。若一个接收器已经完成了一些其他的功能后还不能接收到一个完整的数据字节时(如内部中断服务功能),它会把串行时钟线保持为低电平,以迫使发送器进入等待状态。当接收器为接受下一个数据字节做好准备并释
5、放SCL线后,数据传输方可继续。若传输中有主接收器参与,则它在最尾端一个字节后不产生一应答位,而向从发送器发出一个数据结束信号。这时从发送器则释放SDA线以允许主器件发出停止信号。（2）全呼叫地址 能选中所有器件的地址叫全呼叫地址。图16为全呼叫格式。1979年,美国MOTOROLA公司公布了一份关于68000微处理机专用总线的使用说明书,即著名的VERSA总线。在公布VERSA总线的同时,也研究开发了一种新的印刷线路板标准EUROCARD标准,即IEC2973标准。(1)高速传输 实时检测、实时控制、实时任务处理对检测速度的要求越来越高,采用VXI总线的检测系统可把主机架上的一些仪器作为一个
6、整体来处理,系统内的信息通过背板上的印制总线来传递。由于可采用插件对插件的本地通信方式,并且可组成多CPU的分布式系统,最高传输速率可达40Mbit/s以上。(2)模块式结构 VXI总线系统可采用不同国度、不同厂商的插件式仪器和其他插件式器件组成智能检测系统。VXI总线系统内的所有器件都是插件式的,对插件和主机架的尺寸都有严格的规定。(4)灵活性强 VXI总线系统将标准化与灵活性和谐地统一起来,不仅可由一个或几个插件组成一个器件,也允许一个插件包含一个或多个器件,甚至允许存储器等器件为多个器件所公用,从而使智能检测系统的结构更开放,便于组成多CPU的分布式系统。符合VXI系统要求的插件插入主机
7、架并与连接 器 接 牢 后 方 可 工 作。插 件 尺 寸 有10cm16cm、23.3cm16cm、23.3cm34cm、36.7cm34cm等几种。为大尺寸插件设计的主机架,允许插入小尺寸的插件。连接器均为3排,每排32个引脚,因此连接器都是96插脚的DIN接插件。不同尺寸的插件可选用不同的主机架,每台主机可容纳13个插件。1 1概述概述 RS-232C接口是美国电子工业协会1969年公布的一种串行标准接口,已获得广泛使用。制订这种EIARS标准的最初目的是为了促进利用公用电话网络进行数据通信。引脚符 符号 方向 功能 2 3 4 5 6 7 8 20 22 TXD RXD RTS CTS
8、 DSR GND DCD DTR RI O I O I I I O I 发送数据 接收数据 请求发送 为发送清零 数据装置已准备好 信号地 数据载披检测 数据终端已准备好 响铃指示 (2)接收器的输入检测电平逻辑0:+3V逻辑1:-3V RS-232接口的通信波特率可选用50、75、150、300、600、1200、2400、4800、9600或19200。1 1现场总线的特点现场总线的特点 在计算机测控系统发展的初期,由于计算机技术尚不发达,计算机价格昂贵,人们企图用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表,出现了集中式数字测控系统。但这种测控系统可靠性差,一旦计算机出现故障,就会造成整个系统瘫痪。随着计算机可靠性的提高,价格的大幅度下降,出现了集中、分散相结合的集散测控(DCS)系统。一个微型计算机数据采集系统如图29所示,它的输入信号分为模拟信号和数字信号两类。模拟信号是由模拟类的传感器输出的信号经放大调理后得到的,数字信号则是由数字类传感器输出的数字信号或开关信号得到的。本节主要讨论两方面的内容:数据采集的输入缓冲电路。可编程的输入输出电路。RDWRCSRD
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