空氣報警系統(tǒng)設(shè)計與制作-–I2C總線

模塊電路功能編程〔下〕空氣報警系統(tǒng)設(shè)計與制作–I2C總線

雙C工作室復(fù)習(xí)演示上周實驗，仔細(xì)體會下面的圖理解：1.串口通信到底是什么？學(xué)會：2.如何使用串口調(diào)試軟件。1.上交實驗報告模塊三：數(shù)字傳感器的使用

案例1：編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中寫入CPU啟動的次數(shù)，每啟動一次，次數(shù)加1。所涉及的模塊一、TWI控制模塊二、I2C串行EEPROMAT24C02控制模塊案例1：編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中寫入CPU啟動的次數(shù)，每啟動一次，次數(shù)加1。任務(wù)分析：1.TWI所用的IO端口是哪個？2.控制TWI參加數(shù)據(jù)到AT24C02的根本流程，及本卷須知？3.怎么獲取CPU啟動次數(shù)？4.編碼、調(diào)試；5.運行，顯示效果電路連接案例2：編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，讀取AT24C02芯片中CPU啟動的次數(shù)的數(shù)據(jù)，并用LED表達。請做《I2C》這個課題的同學(xué)，上來講解：TWI讀取數(shù)據(jù)。編程實現(xiàn)：TWI讀取AT24C02芯片中的數(shù)據(jù)，并顯示在LCD1602上。實驗十一1.編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中寫入“20230608〞字符串;2.編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，讀取AT24C02芯片中的字符串，并用LCD顯示出來。思考：1.編程控制實驗板主芯片AVRATMega128的TWI接口，向AT24C02芯片中寫入DS1302當(dāng)前的時間，并在下次啟動程序時讀取AT24C02芯片中所存儲的時間值，顯示在LCD上。一、TWI〔I2C〕1.TWI簡要介紹TWI：ATMega系列單片機片內(nèi)集成兩線制串行接口模塊，Atmel文檔稱它為TWI接口。事實上TWI與PHILIPS的I2C總線是同一回事，之所以叫它TWI是因為這樣的命名可使Atmel防止交術(shù)語版稅。所以，TWI是兼容I2C的一種說法。I2C(Inter－IntegratedCircuit)I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps；每個電路和模塊都有唯一的地址；支持多主控(multimastering)，其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線；應(yīng)用：主要在效勞器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇?？呻S時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的平安性，方便了管理。2.TWI的數(shù)據(jù)包及傳送數(shù)據(jù)的有效性1.TWI總線上的數(shù)據(jù)位的傳送與時鐘脈沖同步；2.時鐘線為高時，數(shù)據(jù)線電壓必須保持穩(wěn)定，除非在啟動與停止的狀態(tài)下。開始、重復(fù)開始、停止?fàn)顟B(tài)在START與STOP之間，需要假定總線忙，不允許其他主機控制總線地址數(shù)據(jù)包格式TWI總線上傳送的地址包均為9位：7位地址位、1位READ/WRITE控制位，1位應(yīng)答位。地址位先送高位；從機地址自由分配，除了00000000為保存地址，作為播送地址；當(dāng)發(fā)送播送呼叫時，所有的從機應(yīng)在ACK周期，通過拉低SDA作為應(yīng)答。數(shù)據(jù)包格式一個完整的傳輸過程：將地址包和數(shù)據(jù)包組合應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。 假設(shè)未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。2.TWI模塊及相關(guān)存放器TWI內(nèi)部模塊TWI波特率存放器—TWBRTWBR設(shè)置波特率發(fā)生器的分頻因子。SCL時鐘頻率的計算公式：TWI為主機模式時，TWBR值應(yīng)不小于10，否那么主時機在SDA與SCL產(chǎn)生錯誤輸出作為提示信號TWI控制存放器—TWCRTWI中斷標(biāo)志TWI完成當(dāng)前工作，希望應(yīng)用程序介入時TWINT置位；TWINT標(biāo)志的清零必須通過寫“1〞來清零；包括中斷的情況。使能TWI應(yīng)答TWISTART狀態(tài)位TWISTOP狀態(tài)位TWI寫沖突標(biāo)志TWI使能位TWI中斷使能TWI狀態(tài)存放器—TWSRTWI預(yù)分頻位TWI當(dāng)前的狀態(tài)TWI數(shù)據(jù)存放器—TWDR3.總線主機模式編程控制〔1〕I2C總線單字節(jié)寫入〔2〕I2C總線單字節(jié)讀取〔3〕I2C總線主機模式錯誤處理典型數(shù)據(jù)傳輸中應(yīng)用程序與TWI的接口詳細(xì)參考ATmega128.PDF191頁TWI數(shù)據(jù)傳輸過程中的規(guī)那么如下：〔1〕當(dāng)TWI完成一次操作并等待反響時，TWINT標(biāo)志置位。直到TWINT清零，時鐘線SCL才會拉低?！?〕TWINT標(biāo)志置位時，用戶必須用與下一個TWI總線周期相關(guān)的值更新TWI存放器。例如，TWDR存放器必須載入下一個總線周期中要發(fā)送的值。〔3〕當(dāng)所有的TWI存放器得到更新，而且其它掛起的應(yīng)用程序也已經(jīng)結(jié)束，TWCR被寫入數(shù)據(jù)。寫TWCR時，TWINT位應(yīng)置位。對TWINT寫"1〞去除此標(biāo)志。TWI將開始執(zhí)行由TWCR設(shè)定的操作。〔1〕I2C總線單字節(jié)寫入詳細(xì)代碼參考ATmega128.PDF193頁主機發(fā)送模式的格式和狀態(tài)詳細(xì)狀態(tài)參考ATmega128.PDF196頁表格內(nèi)容〔2〕I2C總線單字節(jié)讀取—〔隨機讀〕詳細(xì)代碼參考ATmega128.PDF193頁主機接收模式的格式和狀態(tài)詳細(xì)狀態(tài)參考ATmega128.PDF200頁表格內(nèi)容〔3〕I2C總線主機模式錯誤處理根據(jù)不同狀態(tài)的處理主機發(fā)送模式的格式和狀態(tài)主機接收模式的格式和狀態(tài)注意：最終的狀態(tài)為：TWSR&0XF8當(dāng)有多種狀態(tài)/選擇存在時，我們一般選用哪種分支結(jié)構(gòu)？二、AT24C02—I2C協(xié)議AT24C02是Ateml公司的2KB的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10uA(5.5V)；芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。簡而言之，AT24C02是一個在突然掉電的情況下存儲數(shù)據(jù)的芯片，即掉電存儲芯片。在單片機應(yīng)用中，作為EEPROM儲存器用，與單片機通過I2C通信。優(yōu)點是掉電后仍可以保存數(shù)據(jù)。比方單片機運行時，手動設(shè)置了一些參數(shù)，可以用它保存起來。A2～A0：器件地址選擇引腳。將這3個引腳配置成不同的編碼值，在同一串行總線上最多可擴充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片。SDA：串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，是一個雙向的漏極開路結(jié)構(gòu)的引腳，容量擴展時可以將多片24系列的SDA引腳直接相連。SCL：串行移位時鐘控制端。寫入時上升沿起作用，讀出時下降沿起作用。WP：硬件寫保護控制引腳。當(dāng)其為低電平時，正常寫操作，高電平時，對EEPROM局部存儲區(qū)域提供硬件寫保護功能，即對被保護區(qū)域只能讀不能寫。GND：接地。VCC：接+5V電壓按字節(jié)寫按頁寫讀當(dāng)前地址連續(xù)讀