I2C總線在單片機上的實現

圖5是一個伺服系統的結構圖。它用8XC752單片機的PWM輸出經放大后來驅動電機，電機的轉速由測速機測取并直接送到8XC752片內的A/D電路。處理后的有關信息經I2C總線送到LCD驅動芯片PCF8577以驅動64段LCD顯示板。

3.2 通用I/O端口作為I2C總線接口

目前，51、96系列的單片機應用很廣，但是由于它們都沒有I2C總線接口，從而限制了在這些系統中使用具有I2C總線接口的器件。通過對I2C總線時序的分析，可以用51單片機的兩根I/O線來實現I2C總線的功能。接I2C總線規定：SCL線和SDA線是各設備對應輸出狀態相“與”的結果，任一設備都可以用輸出低電平的方法來延長SCL的低電平時間，以迫使高速設備進入等待狀態，從而實現不同速度設備間的時鐘同步。因此，即使時鐘脈沖的高、低電平時間長短不一，也能實現數據的可靠傳送，可以用軟件控制I/O口做I2C接口。下面就是用GMS97C2051的通用I/O口來作為I2C總線接口，并由軟件控制實現數據傳送的例子，圖6為其連線圖。

在單主控器的系統中，時鐘線僅由主控器驅動，因此可以用51系列的一根I/O線作為SCL的信號線，將其設備為輸出方式，并由軟件控制來產生串行時鐘信號。在實際系統中使用了P1.3。另一根I/O線P1.2作為I2C總線的串行數據線，可在軟件控制下在時鐘的低電平期間讀取或輸出數據。系統傳輸數據的過程如下：先由單片機發出一個啟始數據信號，接著送出要訪問器件的7位地址數據，并等待被控器件的應答信號。當收以應答信號后，根據訪問要求進行相應的操作。如果是讀入數據，則數據線可一直設為輸入方式，中間不需要改變SDA線的工作方式，每讀入一個字節均應依次檢測應答信號；如果是輸出數據，則首先將SDA設置為輸出方式，當發送完一個字節后，需要改變SDA線為輸入方式，此時讀入被控器件的應答信號就完成了一個字節的傳送。當所有數據傳輸完畢后，應向SDA發出一個停止信號，以結束該次數據傳輸。

下面給出51系列用匯編語言實現啟始、停止、讀、寫、應答的程序，讀者也可以根據I2C總線時序在96系列或其它單片機上實現I2C總線接口。

a.啟動位程序

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.讀數據程序

讀字節可以在當前地址讀（CURRENT READ），也可以隨機讀（RANDOM READ），讀出數據的最后一個字節后不用加應答信號。

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