摘要：串行擴(kuò)展總線技術(shù)是新一代單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)，其中Philips公司推出的I2C總線最為著名。ST9+系列是意法半導(dǎo)體公司的單片機(jī)產(chǎn)品，能夠很好地支持I2C總線協(xié)議。本文以ST9+單片機(jī)為例闡述I2C總線協(xié)議，并給出在ST9+單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)I2C總線驅(qū)動(dòng)程序的流程和方法。

    關(guān)鍵詞：I2C總線 串行擴(kuò)展總線 ST9+ 總線驅(qū)動(dòng)

串行擴(kuò)展總線技術(shù)是新一代單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)，其中Philips公司推出的 I2C總線最為著名。I2C總線最顯著的特點(diǎn)是規(guī)范的完整性、結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性和用戶使用時(shí)的簡(jiǎn)單化。 I2C總線有嚴(yán)格的規(guī)范，如接口的電氣特性、信號(hào)時(shí)序、信號(hào)傳輸?shù)亩x、總線狀態(tài)設(shè)置、總線管理規(guī)則及總線狀態(tài)處理等。與并行擴(kuò)展總線相比，串行擴(kuò)展總線有突出的優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序編寫方便，易于實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)軟硬件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等。

　　目前I2C總線技術(shù)已為許多著名公司所采用，并廣泛應(yīng)用于視頻、音頻系統(tǒng)中。推廣I2C總線技術(shù)將有助于提高我國(guó)單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)水平。意法半導(dǎo)體公司（SGS-THOMSON）是全球十大半導(dǎo)體制造商之一，其領(lǐng)先單片機(jī)產(chǎn)品ST9+系列是目前功能比較全面且支持通信協(xié)議較多的一款產(chǎn)品，支持包括I2C、USB在內(nèi)的多種通信協(xié)議。本文以ST9+系列單片機(jī)中的ST92163為例，闡述其對(duì)I2C總線的支持方式，并給出在ST92163單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)I2C總線協(xié)議的程序流程和方法。

1 ST9+系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)及其對(duì)I2C總線的支持

1.1 ST9+系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

　　ST92163單片機(jī)是ST9+系列單片機(jī)中的典型產(chǎn)品，如圖1所示。本文以該款單片機(jī)為例介紹ST9+系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品為8位/16位兼容單片機(jī)，片內(nèi)含20 KB的ROM和2 KB的RAM，主頻24 MHz，擁有256個(gè)寄存器，最大內(nèi)存尋址4 MB，支持I2C、SPI以及USB在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議，在視頻、音頻等方面具有廣泛的應(yīng)用。其256個(gè)寄存器分為224個(gè)通用寄存器、16個(gè)系統(tǒng)寄存器和16個(gè)頁(yè)寄存器。其中16個(gè)頁(yè)寄存器對(duì)應(yīng)64頁(yè)，可通過(guò)改變當(dāng)前頁(yè)來(lái)切換不同功能的16個(gè)頁(yè)寄存器。

1.2 ST9+系列單片機(jī)對(duì)I2C總線的支持

　　ST9+支持2種模式的I2C總線，包括100 kHz的標(biāo)準(zhǔn)I2C模式和400 kHz的快速I2C模式。同時(shí)ST9+系列單片機(jī)也支持7位和10位2種長(zhǎng)度的地址碼，并采用DMA的方式使對(duì)單片機(jī)處理時(shí)間的占用降到最小。除此之外，ST9+為支持I2C總線協(xié)議還具備以下特征：內(nèi)部并行總線與I2C串行總線的轉(zhuǎn)換、總線上多主器件的支持和接收或者發(fā)送標(biāo)志產(chǎn)生、發(fā)送或接收數(shù)據(jù)完畢標(biāo)志產(chǎn)生、發(fā)送過(guò)程中錯(cuò)誤檢測(cè)以及支持錯(cuò)誤發(fā)生后產(chǎn)生中斷等。

　　針對(duì)主器件模式，ST9+系列單片機(jī)還增加了總線時(shí)鐘產(chǎn)生、總線忙標(biāo)志產(chǎn)生、開(kāi)始位標(biāo)志檢測(cè)、總線仲裁丟失標(biāo)志產(chǎn)生以及開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志產(chǎn)生等特征。而針對(duì)從設(shè)備，ST9+也有相關(guān)特征支持，包括有停止位標(biāo)志檢測(cè)、設(shè)備地址編程、發(fā)送錯(cuò)誤檢測(cè)、數(shù)據(jù)發(fā)送或接收完畢標(biāo)志產(chǎn)生和開(kāi)始或結(jié)束錯(cuò)位檢測(cè)等特征。

　　ST9+系列單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)I2C總線協(xié)議的寄存器共有16個(gè)，如圖2所示。其中初始化寄存器6個(gè)，包括I2C自地址寄存器I2COAR1和I2COAR2、地址調(diào)用寄存器I2CADR、時(shí)鐘控制寄存器I2CCCR和I2CECCR以及控制寄存器I2CCR；數(shù)據(jù)發(fā)送和接收寄存器4個(gè)，包括數(shù)據(jù)寄存器I2CDR、控制寄存器I2CCR、狀態(tài)寄存器I2CSR1和I2CSR2；I2C相關(guān)中斷和DMA寄存器7個(gè)，包括中斷狀態(tài)寄存器I2CISR、中斷掩碼寄存器I2CIMR、中斷向量寄存器I2CIVR、接收DMA地址指針寄存器I2CRDAP、接收DMA事務(wù)計(jì)數(shù)寄存器I2CRDC、發(fā)送DMA