I2C总线在单片机上的实现

服系统的结构图。它用8XC752单片机的PWM输出经放大后来驱动电机，电机的转速由测速机测取并直接送到8XC752片内的A/D电路。处理后的有关信息经I2C总线送到LCD驱动芯片PCF8577以驱动64段LCD显示板。

3.2 通用I/O端口作为I2C总线接口

目前，51、96系列的单片机应用很广，但是由于它们都没有I2C总线接口，从而限制了在这些系统中使用具有I2C总线接口的器件。通过对I2C总线时序的分析，可以用51单片机的两根I/O线来实现I2C总线的功能。接I2C总线规定：SCL线和SDA线是各设备对应输出状态相“与”的结果，任一设备都可以用输出低电平的方法来延长SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使时钟脉冲的高、低电平时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，可以用软件控制I/O口做I2C接口。下面就是用GMS97C2051的通用I/O口来作为I2C总线接口，并由软件控制实现数据传送的例子，图6为其连线图。

在单主控器的系统中，时钟线仅由主控器驱动，因此可以用51系列的一根I/O线作为SCL的信号线，将其设备为输出方式，并由软件控制来产生串行时钟信号。在实际系统中使用了P1.3。另一根I/O线P1.2作为I2C总线的串行数据线，可在软件控制下在时钟的低电平期间读取或输出数据。系统传输数据的过程如下：先由单片机发出一个启始数据信号，接着送出要访问器件的7位地址数据，并等待被控器件的应答信号。当收以应答信号后，根据访问要求进行相应的操作。如果是读入数据，则数据线可一直设为输入方式，中间不需要改变SDA线的工作方式，每读入一个字节均应依次检测应答信号；如果是输出数据，则首先将SDA设置为输出方式，当发送完一个字节后，需要改变SDA线为输入方式，此时读入被控器件的应答信号就完成了一个字节的传送。当所有数据传输完毕后，应向SDA发出一个停止信号，以结束该次数据传输。

下面给出51系列用汇编语言实现启始、停止、读、写、应答的程序，读者也可以根据I2C总线时序在96系列或其它单片机上实现I2C总线接口。

a.启动位程序

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.读数据程序

读字节可以在当前地址读（CURRENT READ），也可以随机读（RANDOM READ），读出数据的最后一个字节后不用加应答信号。

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

MOV A，#0A1H ；SEND THE CNOTROL BYTE

LCALL SENDBYTE

LCALL ACK

LCALL READBYTE

LCALL BSTOP

POP 0EH

RET

送字节程序：

SENDBYTE：PUSH 0EH

PUSH 00H

MOV R0,#08H

LOOP1:CLR P1.3

NOP

NOP

RLC A

MOV P1.2,C

CPL P1.3 ;P1.3=1

NOP

NOP

DJNZ R0,LOOP1

POP 00H

POP 0EH

RET

读字节子程序：

READBYTE：PUSH 0EH

PUSH 00H

MOV R0，#08H；READ THE CONTENT

CLR A

LOOP4：CLR P1.3

NOP

NOP

NOP

SETB P1.3 ；P1.3=1

MOV C,P1.2

RLC A

DJNZ R0,LOOP4

MOV R2,A

POP 00H

POP 0EH

RET

c.写数据程序：

WRITE：PUSH 0EH

CLR P1.4

LCALL BSTART

MOV A，#0A0H

CLALL SENDBYTE ；SEND THE CONTROL BYTE

LCALL ACK

MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS

LCALL SENDBYTE

LCALL ACK

MOV A，R2 ；WRITE THE CONTENT

LCALL SENDBYTE

LCALL ACK

LCALL BSTOP

POP 0EH

RET

连续写的两个字节之间最好是有10ms的延时。当然，也可以进行页写（PAGE WRITE），即一次性连续写8个字节，但采用页写方式时每个字节后要有一个应答信号。

d.停止位程序：

BSTOP：CLR P1.3

NOP

NOP

CLR P1.2

NOP

NOP

NOP

SETB P1.3

NOP

NOP

NOP

SETB P1.2

RET