C8051單片機(jī)基礎(chǔ) 第五章 SMBus總線課件

C8051F系列

SOC單片機(jī)原理及應(yīng)用

主講：吳國(guó)東第五章SMBus總線

SMBus0I/O接口是一個(gè)雙線的雙向串行總線。SMBus0完全符合系統(tǒng)管理總線規(guī)范1.1版，與I2C串行總線兼容。系統(tǒng)控制器對(duì)總線的讀寫操作都是以字節(jié)為單位的，由SMBus接口自動(dòng)控制數(shù)據(jù)的串行傳輸。第五章SMBus

數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾士蛇_(dá)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的1/8（可能比SMBus的規(guī)定速度要快，取決于所使用的系統(tǒng)時(shí)鐘）?？梢圆捎醚娱L(zhǎng)低電平時(shí)間的方法協(xié)調(diào)同一總線上不同速度的器件。第五章SMBus

SMBus0可以工作在主或從方式，一個(gè)總線上可以有多個(gè)主器件。SMBus0提供了SDA（串行數(shù)據(jù)）控制、SCL（串行時(shí)鐘）產(chǎn)生和同步、仲裁邏輯以及起始/停止的控制和產(chǎn)生電路。

第五章SMBus三個(gè)與之相關(guān)的特殊功能寄存器：1配置寄存器SMB0CF、2控制寄存器SMB0CN3發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)寄存器SMB0DAT。

第五章SMBus第五章SMBusSMBus0接口的工作電壓可以在3.0V和5.0V之間，總線上不同器件的工作電壓可以不同。SCL（串行時(shí)鐘）和SDA（串行數(shù)據(jù)）線是雙向的，必須通過一個(gè)上拉電阻或類似電路將它們連到電源電壓。

第五章SMBus

連接在總線上的每個(gè)器件的SCL和SDA都必須是漏極開路或集電極開路的，因此當(dāng)總線空閑時(shí)，這兩條線都被拉到高電平。總線上的最大器件數(shù)只受所要求的上升和下降時(shí)間的限制，上升和下降時(shí)間分別不能超過300ns和1000ns。

第五章SMBus第五章SMBus5.2SMBus協(xié)議有兩種可能的數(shù)據(jù)傳輸類型：1從主發(fā)送器到所尋址的從接收器（寫）2從被尋址的從發(fā)送器到主接收器（讀）這兩種數(shù)據(jù)傳輸都由主器件啟動(dòng)，主器件還提供串行時(shí)鐘。

第五章SMBus

總線上可以有多個(gè)主器件。如果兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，仲裁機(jī)制將保證有一個(gè)主器件會(huì)贏得總線。注意：可以不指定主器件；任何一個(gè)發(fā)送起始條件（START）和從器件地址的就是該次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髌骷?/p>

第五章SMBus典型的SMBus數(shù)據(jù)傳輸包括1）一個(gè)起始條件（START）2）一個(gè)地址字節(jié)（位7-1：7位從地址；位0：R/W方向位）3）一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)4）一個(gè)停止條件（STOP）。第五章SMBus典型的SMBus數(shù)據(jù)傳輸包括1）每次接收都必須用SCL高電平期間的SDA低電平來確認(rèn)（ACK）。2）如果接收器件不確認(rèn)，則發(fā)送器件將讀到一個(gè)“非確認(rèn)”（NACK），用SCL高電平期間的SDA高電平表示。

第五章SMBus方向位占據(jù)地址字節(jié)的最低位。設(shè)置為1表示讀（READ）操作設(shè)置為0表示是寫（WRITE）操作。數(shù)據(jù)傳輸都由主器件啟動(dòng)，可以尋址一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)從器件。

第五章SMBus主器件產(chǎn)生一個(gè)起始條件，然后發(fā)送地址和方向位。1）若寫操作，則主器件發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后等待來自從器件的確認(rèn)。2）若讀操作，則由從器件發(fā)送數(shù)據(jù)并等待主器件的確認(rèn)。

第五章SMBus在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)，主器件產(chǎn)生一個(gè)停止條件，結(jié)束數(shù)據(jù)交換并釋放總線。

第五章SMBus第五章SMBus注意：START、ACK、NACK、STOP的信號(hào)變化5.2.1總線仲裁主器件只能在總線空閑時(shí)啟動(dòng)一次傳輸。在一個(gè)停止條件之后或SCL和SDA保持高電平已經(jīng)超過了指定時(shí)間，則總線是空閑的。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)器件在同一時(shí)刻啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，仲裁機(jī)制迫使一個(gè)主器件放棄總線。第五章SMBus5.2.2時(shí)鐘低電平擴(kuò)展SMBus允許不同速度的器件共存于一個(gè)總線上。為了使低速?gòu)钠骷芘c高速主器件通信，在傳輸期間采取低電平擴(kuò)展。從器件可以保持SCL為低電平以擴(kuò)展時(shí)鐘低電平時(shí)間，這實(shí)際上相當(dāng)于降低了串行時(shí)鐘頻率。

第五章SMBus5.2.3SCL低電平超時(shí)如果SCL線被總線上的從器件保持為低電平，則不能再進(jìn)行通信，并且主器件也不能強(qiáng)制SCL為高電平來糾正這種錯(cuò)誤情況。為了解決這一問題，SMBus協(xié)議規(guī)定：參加一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷仨殭z查時(shí)鐘低電平時(shí)間，若超過25ms則認(rèn)為是“超時(shí)”。檢測(cè)到超時(shí)條件的器件必須在10ms以內(nèi)復(fù)位通信電路。

第五章SMBus5.2.4SCL高電平超時(shí)SMBus標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：如果一個(gè)器件保持SCL和SDA線為高電平的時(shí)間超過50微秒，則認(rèn)為總線處于空閑狀態(tài)。第五章SMBus5.3SMBus數(shù)據(jù)傳輸方式SMBus0接口可以被配置為工作在主方式和/或從方式。可以工作在以下4種方式之一：主發(fā)送器、主接收器從發(fā)送器、從接收器。第五章SMBus5.3.1主發(fā)送器方式在SDA上發(fā)送串行數(shù)據(jù)，在SCL上輸出串行時(shí)鐘。首先產(chǎn)生一個(gè)起始條件，然后發(fā)送含有目標(biāo)從器件地址和數(shù)據(jù)方向位的第一個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)方向位（R/W）應(yīng)為邏輯0，表示這是一個(gè)“寫”操作。第五章SMBus5.3.1主發(fā)送器方式SMBus0接口發(fā)送一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的串行數(shù)據(jù)，并在每發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后等待由從器件產(chǎn)生的確認(rèn)信號(hào)（ACK）。最后，為了指示串行傳輸?shù)慕Y(jié)束，SMBus0產(chǎn)生一個(gè)停止條件。

第五章SMBus第五章SMBus5.3.2主接收器方式在SDA上接收串行數(shù)據(jù)，在SCL上輸出串行時(shí)鐘。首先產(chǎn)生一個(gè)起始條件，然后發(fā)送含有目標(biāo)從器件地址和數(shù)據(jù)方向位的第一個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)方向位（R/W）應(yīng)為邏輯1，表示這是一個(gè)“讀”操作。

第五章SMBus5.3.2主接收器方式SMBus0接口接收來自從器件的串行數(shù)據(jù)并在SCL上輸出串行時(shí)鐘。每收到一個(gè)字節(jié)后，SMBus0接口根據(jù)寄存器SMB0CN中AA位的狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)ACK或NACK。最后，為了指示串行傳輸?shù)慕Y(jié)束，SMBus0產(chǎn)生一個(gè)停止條件。

第五章SMBus第五章SMBus5.3.3從發(fā)送器方式在SDA上發(fā)送串行數(shù)據(jù)，在SCL上接收串行時(shí)鐘。首先收到一個(gè)起始條件（START）和一個(gè)含有從地址和數(shù)據(jù)方向位的字節(jié)。數(shù)據(jù)方向位（R/W）應(yīng)為邏輯1，表示這是一個(gè)“讀”操作

第五章SMBus5.3.3從發(fā)送器方式如果收到的從地址與寄存器SMB0ADR中保存的地址一致，則SMBus0接口產(chǎn)生一個(gè)ACK。如果收到全局呼叫地址（0x00）并且全局呼叫地址使能位（SMB0ADR.0）被設(shè)置為邏輯1，則SMBus0接口也會(huì)發(fā)出ACK。

第五章SMBus5.3.3從發(fā)送器方式SMBus0接口在SCL上接收串行時(shí)鐘并發(fā)送一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的串行數(shù)據(jù)，每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后等待由主器件發(fā)送的ACK。在收到主器件發(fā)出的停止條件后，SMBus0接口退出從方式。

第五章SMBus第五章SMBus5.3.4從接收器方式在SDA上接收串行數(shù)據(jù)，在SCL上接收串行時(shí)鐘。SMBus0接口首先收到一個(gè)起始條件（START）和一個(gè)含有從地址和數(shù)據(jù)方向位的字節(jié)。

第五章SMBus5.3.4從接收器方式如果收到的從地址與寄存器SMB0ADR中保存的地址一致，則SMBus0接口產(chǎn)生一個(gè)ACK。如果收到全局呼叫地址（0x00）并且全局呼叫地址使能位（SMB0ADR.0）被設(shè)置為邏輯1，則SMBus0接口也會(huì)發(fā)出ACK。

第五章SMBus5.3.4從接收器方式SMBus0接收一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的串行數(shù)據(jù)；每收到一個(gè)字節(jié)后，SMBus0接口根據(jù)寄存器SMB0CN中AA位的狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)ACK或NACK。

第五章SMBus在收到主器件發(fā)出的停止條件后，SMBus0接口退出從接收器方式。

第五章SMBus第五章SMBus5.4SMBus特殊功能寄存器SMBus