MAX517与单片机的I2C总线数据通信
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增大字体摘要：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。
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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。
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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;
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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。
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作者：佚名
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