MAX517与单片机的I2C总线数据通信

摘要：介绍了I2C总线的特点及数据通信的基本协议，并以AT89C51单片机与美国MAXIM公司的8位电压输出DAC数模转换器MAX517之间的通信为例，详细介绍了通过I2C总线进行数据通信的具体硬件电路连接和其通信子程序的编程方法。 关键词：I2C总线;AT89C51;MAX517;数据通信 1 I2C总线的特点及基本通信协议 I2C总线是Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线?串行数据线和串行时钟线即可使连接于总线上的器件之间实现信息传送，同时可通过对器件进行软件寻址，而不是对硬件进行片选寻址的方式来节约通信线数目，从而减少了硬件所占空间。因为总线已集成在片内，所以大大缩短了设计时间，此外，在从系统中移去或增加集成电路芯片时，对总线上的其它集成芯片没有影响。

1.1 I2C总线的主要特点 I2C总线通常由两根线构成：串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL);总线上所有的器件都可以通过软件寻址，并保持简单的主从关系，其中主器件既可以作为发送器，又可以作为接收器; I2C总线是一个真正的多主总线，它带有竞争监测和仲裁电路。当多个主器件同时启动设备时，总线系统会自动进行冲突监测及仲裁，从而确保了数据的正确性; I2C总线采用8位、双向串行数据传送方式，标准传送速率为100kB/s，快速方式下可达400kB/s;同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手方式;连接到同一总线的集成电路数目只受400pF的最大总线电容的限制。 1.2 I2C总线数据通信基本协议 利用I2C总线进行数据通信时，应遵守如下基本操作： (1)总线应处于不忙状态，当数据总线(SDA)和时钟总线(SCL)都为高电平时，为不忙状态; (2)当SCL为高电平时，SDA电平由高变低时，数据传送开始。所有的操作必须在开始之后进行; (3)当SCL为高电平时，SDA电平由低变为高时，数据传送结束。在结束条件下，所有的操作都不能进行; (4)数据的有效转换开始后，当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA必须保持稳定。若数据线SDA改变时，必须在时钟线SCL为低电平时方可进行。

2 AT89C51与MAX517的I2C数据通信 2.1 MAX517简介 MAX517是MAXIM公司生产的8位电压输出型DAC数模转换器，它带有I2C总线接口，允许多个设备之间进行通讯。 MAX517采用单5V电源工作。该芯片的引脚图见图1所示。各引脚的具体说明如下： 1脚(OUT)：D/A转换输出端; 2脚(GND)：接地; 3脚(SCL)：时钟总线; 4脚(SDA)：数据总线; 5、6脚(AD1，AD0)：用于选择哪个D/A通道的转换输出?由于MAX517只有一个D/A，所以，使用时，这两个引脚通常接地。 7脚(VCC)：电源; 8脚(REF)：参考。 2.2 MAX517的工作时序 图3 图2是MAX517的一个完整的转换时序。首先应给MAX517一个地址位字节。MAX517在收到地址字节位后，会给AT89C51一个应答信号。然后，在给MAX517一个控制位字节，MAX517收到控制位字节位后，再给AT89C51发一个应答信号。之后，MAX517便可以给AT89C51发送8位的转换数据(一个字节)。AT89C51收到数据之后，再给MAX517发一个应答信号。至此，一次转换过程完成。 MAX517的一个地址字节格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 0 1 0 1 1 AD1 AD0 0 其中，前三位010出厂时已设定。对于MAX517，BIT4和BIT3这两位应取为1。因为一个AT89C51上可以挂4个MAX517，而具体是对哪一个MAX517进行操作，则由AD1、AD0的不同取值来控制。 MAX517的控制字节格式如下： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 R2 R1 R0 RST PD X X A0 在该字节格式中，R2、R1、R0已预先设定为0;RST为复位位，该位为1时复位所有的寄存器;PD 为电源工作状态位，为1时，MAX517工作在4μA的休眠模式，为0时，返回正常的操作状态;A0为地址位，对于MAX517，该位应设置为0。 2.3 MAX517与AT89C51的硬件连接 AT89C51是ATMEL公司的89系列单片机的一种电路，是市面上应用相当广泛的一种产品。 图3所示为MAX517与AT89C51的硬件连接电路。该硬件电路中，采用MAX813作为看门狗电路,既可自动复位，也可手工复位。利用该电路可以用数码管来显示0-255个数字量,图中,采用MAX7219作为数码驱动电路,若将MAX517的输出引脚连接到示波器上，还可以显示相应的模拟电压的变化情况。 3 MAX517与AT89C51的通信子程序 该系统应将MAX517作为从设备，AT89C51作为主设备。首先主设备向从设备发送一个地址字节58H，之后从设备则发一个应答信号，主设备接到应答后，再发给从设备一个控制字节00H，当从设备接到该控制字节后，再发给主设备一个应答。之后主设备便可发给从设备要转换的8位数据。其工作流程图见图4所示。具体的程序代码如下： 程序开始时，定义P1.6，P1.7为SDA，SCL; //起始条件子函数 void Start(void) { SDA=1; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; } //停止条件子函数 void Stop(void) { SDA=0; SCL=1; NOP;

SDA=1; NOP; } //应答子函数 void Ack(void) { SDA=0; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; } //发送数据子程序，Data为要发送的数据 void Send(uchar Data) { uchar BitCounter=8; //位数控制 uchar temp; //中间变量控制 do{ temp=Data; SCL=0; NOP; if((temp&0x80)==0x80) //如果最高位是1 SDA=1; else SDA=0; SCL=1; temp=Data<<1; //左移 Data=temp; BitCounter--; }while(BitCounter); SCL=0; } //读一个字节的数据，并返回该字节值 uchar Read(void) { uchar temp=0; uchar temp1=0; uchar BitCounter=8; SDA=1; do{ SCL=0; NOP; SCL=1; NOP; if(SDA) //如果SDA=1 temp=temp|0x01; else temp=temp&0xfe; if(BitCounter-1) { temp1=temp<<1; temp=temp1; } BitCounter--; }while(BitCounter); return(temp); }? 4　结束语 由于该系统可通过单片机给MAX517发送0-255的数字量，并且可用数码管显示，同时，用示波器还可观测相应的电压变化，直观性非常好。同样，该程序对单片机与MAX518、MAX519等的通信都具有参考价值。