8051单片机的I2C接口并行扩展

write信号为1时，向I2C器件写数据，read信号为1时，向I2C器件读数据。

读写过程中，输出标志位flag、计数器dcnt，控制en的两位矢量，从而控制并串转换寄存器和串并转换寄存器的并入、移位、保持、清零操作。停止信号为1时，结束数据传输。

3．4　接口芯片的工作原理与控制过程

8051向控制寄存器CI0写控制字，实现对I2C接口的编程控制；向数据寄存器CI1写数据，实现对I2C接口的数据传输。

当bz＝1时，8051才对数据寄存器读写，而每次读写后接口电路自动将bz置0，在接口电路完成有关操作等待8051的读写时将bz置1。

(1)I2C总线未连接，要进行写操作。8051的操作：

①写控制字W1；②当bz＝1时写器件内地址第1字节；③当bz＝1时写器件内地址第2字节…；④当bz＝1时写第1字节…。

I2C的操作：

当接收到该控制字W1后操作为：①置bz＝1，启动I2C总线；②根据控制字中的器件地址发出第1个字节(器件选择、写)；③发送器件内地址，置bz＝1；④发送数据内容，置bz＝1…。

(2)I2C总线未连接，要进行读操作。8051的操作：

①电路写控制字W2；②写器件内地址第1字节； ③当bz＝1时写器件内地址第2字节…；④当bz＝1时读第1字节…。

I2C的操作：

当接收到该控制字W2后操作为：①置bz＝1，启动I2C总线；②根据控制字中的器件地址以出第1个字节(器件选择、写)；③发送器件内地址；④关闭I2C总线；⑤启动I2C总线；⑥第2次发送器件选择字节、读；⑦接收数据内容，置bz＝1…。
　
(3)I2C总线已连接，换一个I2C器件或换新地址，要进行写操作。

8051的操作：

①写控制字W5；②当bz＝1时写器件内地址第1字节；③当bz＝1时写器件内地址第2字节…；④当bz＝1时写第1字节…。

I2C的操作：

当接收到该控制字W5后操作为：①置bz＝1，关闭I2C总线；②启动I2C总线；③根据控制字中的器件地址发出第1个字节(器件选择、写)；④发送器件内地址，置bz＝1。

(4)I2C总线已连接，换一个I2C器件或换新地址，要进行读操作。

8051的操作：

①电路写控制字W6；②写器件内地址第1字节； ③当bz＝1时写器件内地址第2字节…；④当bz＝1时读第1字节…。

I2C的操作：

当接收到该控制字W6后操作为：①置bz＝1，关闭I2C总线；②启动I2C总线；③根据控制字中的器件地址发出第1个字节(器件选择、写)；④发送器件内地址；⑤关闭I2C总线；⑥启动I2C总线；⑦第2次发送器件选择字节、读；⑧接收数据内容，置bz＝1…。

4　结　语

扩展接口芯片设计采用VHDL语言实现，芯片设计的全部程序均通过ALTERA公司的MAXPLUSⅡ软件编译，仿真结果正确。编译、仿真后的VHDL 程序经下载线下载至EPM7128SLC84-15芯片，验证正确。设计的接口时钟要求6 MHz，可直接和单片机接口连接。

扩展后的接口，传送一位数据只需要4个时钟周期。扩展的接口，访问I2C器件的时钟可以自行设定，他们之间的通信不需要等待8051。一旦8051的并行数据送出，该接口可立即用自己设定的速度传送。从而该接口在8051和I2C器件之间通信时，数据的传送可达到并行的速度，这就是本接口扩展设计的最大优点。　　

由于使用的设计软件是ALTERA公司的MAXPLUSⅡ软件，下载仿真芯片为EPM7128SLC84该芯片延迟时间为15 s，延时时间过长；接口的设计本身对数据传输的时钟也可进一步减少，更进一步提高数据传输的速度。基于以上两点，还需要对本设计进一步优化，以期进一步提高性能与速度。

参考文献
［1］何立明．I2C总线应用系统设计［M］．北京：北京航天航空大学出版社，1995．
［2］曾繁泰，陈美金．VHDL程序设计［M］．北京：清华大学出版社，2002．