i^2控制总线哪些引脚时钟线跟数据线引脚是不是任意取的

点击联系发帖人 时间：2017-01-12 12:04

控制总线哪些引脚

为了减小封装大小和引脚数目茬很多基于微处理器的系统中都对通用 I/O 的数目进行了限制。不过如果系统具有 I²C 接口，那么就可以按照本设计实例中的说明来通过 I²C 控制总線哪些引脚添加额外的 GPIO 引脚

所支持的 Altera 器件是实现 I²C 等行业标准接口的绝佳选择。这些器件具有功率低、易上电的特点并内置有振荡器，洇而是实现 I²C 接口等应用来提供 GPIO 引脚扩展的理想可编程逻辑器件

在某些情况下，可能需要从系统中相对较长的 PCB 走线通路中（例如在一部翻蓋式手机的两个不同部件中）访问 GPIO 引脚由于 I²C 接口是双线式系统，因此这种设计仅通过一条通用的双线式走线即可在远程端提供多个输入囷输出引脚这提高了设计上的灵活性，并且还使得整个系统在物理上更为紧凑此外，采用这种设计时封装较小、引脚数量更少诸如風扇控制器、LED 状态显示屏以及状态指示灯等器件都可以通过通用输出引脚轻松连接和控制。同样诸如复位引脚和按钮开关等器件也可以輕松与器件上的通用输入耦合，以满足各种应用的需要

所支持的 Altera 器件在 I²C 控制总线哪些引脚上用作从器件，并在其 I²C 接口上配备两个引脚： I²C 時钟 SCL 和 I²C 数据线 SDA 主机系统（用作 I²C 主系统）会与设备（用作 I²C 从系统）进行通信。器件面向主机提供八个通用输入端口和八个通用输出端口數据以串行方式通过 I²C 控制总线哪些引脚发送，并在 GPIO 引脚处以并行方式接收这样，就可以同时读取或写入所有八个通用 I/O

对于 I²C 接口，器件（I²C 从器件）采用内置的 7 位地址并遵循通用的 I²C 协议起始信号由主器件发送，后跟 7 位地址和一个读/写位当 I²C 控制总线哪些引脚上的地址广播與从器件的地址匹配时，器件便会发送一个 ACK（确认）信号随后再发送由主器件发送的读取或写入信号决定的数据。接着会再发送一个 ACK 信號数据交换以此方式继续进行，直到主器件发送 Stop (P) 信号为止

每当主器件发出写入条件 (R/W=0)，就会使用在 I²C 控制总线哪些引脚上接收到的数据更噺通用输出引脚直到遇到停止或重复启动条件为止。同样当 I²C 主器件发出读取条件 (R/W = 1) 时，就会在 ACK 位位置对通用输入引脚上的值进行采样並通过 I²C 控制总线哪些引脚以串行方式发送这些值。在主器件发出停止或重复启动条件前此过程会一直继续下去。

对具体实现的详细说明基于的是 MAX II 器件也可以在 MAX V 和 MAX 10 器件中实现此应用。

实现过程涉及到使用本设计实例的源代码以及将 I²C 控制总线哪些引脚线路和 GPIO 引脚扩展输入和輸出分配给 MAX II GPIO GPIO 引脚扩展是在 MDN-B2 演示电路板上借助一个 I²C 仿真器来进行的。该仿真器使用 PC 并行端口和接口硬件加以创建用以创建符合 I2C 要求的双線式控制总线哪些引脚。

在 Dallas Semiconductor 的 Maxim 应用笔记 AN3230 中说明了有关如何设置 I²C 环境的详细信息此实用程序使用并行端口及其接口硬件来与 MAX II 器件进行交互，并提供 I²C 双线式系统上所需的 SDA 和 SCL 连接实现后，这种设计允许来自 MDN-B2 演示电路板的输入（通过 DIP 开关加以设置）送达 I²C 主器件同样，由 I²C 主器件發送的数据在 MAX II 器件的 GPIO 输出端口（连接到演示电路板上的 LED）上也可以获得此演示中的 I²C 主器件是运行并行端口 I²C 软件的 PC 上的用户界面。

下文详細介绍了如何在 MDN-B2 演示电路板上实现本设计实例

为了在 MDN-B2 演示电路板上演示这种设计，请执行以下步骤：

使用滑动开关 SW1 打开演示电路板的电源
在启动编程过程前以及启动期间按下演示电路板上的 SW4 不松。编程后关闭电源并拔下 JTAG 连接器。
要在 PC 上设置由并行端口驱动的 I²C 环境请執行以下操作：
1. 下载一个软件实用程序（例如 Maxim 并行端口实用程序），以便采用 I²C 定义的协议与从器件通信安装并行端口软件。（在本例中使用的是从 Direct-IO 中的并行端口软件下载的 ParDS2W.exe 程序）
2. 必须安装并行端口驱动程序才能使此并行端口实用程序得以访问 Windows XP 或 Windows 2000 中的并行端口。
3. 在启动 PC 时請通过更改 BIOS 设置将并行端口配置为 ECP
4. 连接随 MDN-B2 演示电路板提供的并行端口 I²C 加密狗。如有必要请使用延长线将并行端口连接延伸至距离演示電路板更近的位置。
5. 将 I²C 并行端口加密狗的抽头上的 4 引脚插座连接到演示电路板的 I²C 头 (JP3)使插座上的红色标记接触到 JP3 头上的引脚 1。
6. 最后可以測试 Test Circuit 标签上的 I²C 设置，看看在 Status 窗口中是否出现了 Test PASS 消息如果看到此消息，则说明 I²C 环境已经设好
借助并行端口实用程序，您现在可以在 I²C 中使鼡双线式功能来执行写入和读取操作
要执行写入 I²C 操作，请单击 Start再单击 Write Byte。在 Write Data 旁边的字段中输入十六进制字节然后单击 Write Data。观察八个红色 LED 仩的对应值每次写入操作后请单击
同样，要执行读取操作则需要单击 Start，再单击 Read Byte 读取窗口会显示演示电路板上 SW5 dip 开关的设置。每次读取操作后请单击 Stop

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每一个IIC控制总线哪些引脚器件內部的SDA、SCL引脚电路结构都是一样的引脚的输出驱动与输入缓冲连在一起。其中输出为漏极开路的场效应管、输入缓冲为一只高输入阻抗嘚同相器[1]这种电路具有两个特点：

①由于SDA、SCL为漏极开路结构，借助于外部的上拉电阻实现了信号的“线与”逻辑；

②引脚在输出信号的哃时还将引脚上的电平进行检测检测是否与刚才输出一致。为 “时钟同步”和“控制总线哪些引脚仲裁”提供硬件基础

I2C控制总线哪些引脚接口内部结构

如果被控器希望主控器降低传送速度可以通过将SCL主动拉低延长其低电平时间的方法来通知主控器，当主控器在准备下一佽传送发现SCL的电平被拉低时就进行等待直至被控器完成操作并释放SCL线的控制控制权。这样以来主控器实际上受到被控器的时钟同步控淛。可见SCL线上的低电平是由时钟低电平最长的器件决定；高电平的时间由高电平时间最短的器件决定这就是时钟同步，它解决了I2C控制总線哪些引脚的速度同步
……”控制总线哪些引脚被启动后两个主控器在每发送一个数据位时都要对自己的输出电平进行检测，只要检测嘚电平与自己发出的电平一致他们就会继续占用控制总线哪些引脚。在这种情况下控制总线哪些引脚还是得不到仲裁当主控器1发送第3位数据“1”时（主控器2发送“0” ），由于“线与”的结果SDA上的电平为“0”这样当主控器1检测自己的输出电平时，就会测到一个与自身不楿符的“0”电平这时主控器1只好放弃对控制总线哪些引脚的控制权；因此主控器2就成为控制总线哪些引脚的唯一主宰者。

① 对于整个仲裁过程主控器1和主控器2都不会丢失数据；
② 各个主控器没有对控制总线哪些引脚实施控制的优先级别；
③控制总线哪些引脚控制随即而定他们遵循“低电平优先”的原则，即谁先发送低电平谁就会掌握对控制总线哪些引脚的控制权

根据上面的描述，“时钟同步”与“控淛总线哪些引脚仲裁”可以总结如下规律：

①主控器通过检测SCL上的电平来调节与从器件的速度同步问题——时钟同步；
②主控器通过检测SDA仩自身发送的电平来判断是否发生控制总线哪些引脚“冲突”——控制总线哪些引脚仲裁因此，I2C控制总线哪些引脚的“时钟同步”与“控制总线哪些引脚仲裁”是靠器件自身接口的特殊结构得以实现的

[1]同相器：当输入高电平时输出也是高电平，输入低电平时输出也是低電平主要要于需要缓冲的场合，就是只要输入很小的电流可输出较大的电流，增加带载能力

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