摘　要：為提高８０５１系列單片機ｉ２ｃ總線的工作效率，提高整機工作性能，根據(jù)ｉ２ｃ總線協(xié)議設(shè)計了８０５１單片機的ｉ２ｃ接口電路。用ｖｈｄｌ語言進行設(shè)計，并用ｍａｘｐｌｕｓⅱ進行編譯仿真，下載芯片為有ｅｐｍ７１２８ｓｌｃ８４�。。保�。

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　�。椋玻憧偩�接口器件在視頻處理、移動通信等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。另外，通用的ｉ２ｃ總線接口器件，如帶ｉ２ｃ總線的ｒａｍ，ｒｏｍ，ａ／ｄ，ｄ／ａ，ｌｃｄ驅(qū)動器等，也越來越多地應(yīng)用于計算機及自動控制系統(tǒng)中。隨著ｉ２ｃ接口器件越來越廣泛的應(yīng)用，８０５１系列單片機與他之間的通信越來越頻繁。

　　８０５１系列單片機與ｉ２ｃ總線接口器件通信時，８０５１的通用口與ｉ２ｃ總線器件的ｓｃｌ，ｓｄａ連接。根據(jù)ｉ２ｃ總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，８０５１必須對其兩個通用口進行頻繁的置位、清零。根據(jù)基于５１指令系統(tǒng)編制的匯編程序，傳送一位數(shù)據(jù)，需要９個機器周期，而對于８０５１，一個機器周期要耗費６個時鐘周期，即用５４個時鐘周期才能傳送一位數(shù)據(jù)。如此則極大地占用了ｃｐｕ的工作時間，降低了系統(tǒng)的工作效率，導(dǎo)致ｉ２ｃ器件的優(yōu)勢難以顯現(xiàn)。因此，有必要設(shè)計８０５１與ｉ２ｃ總線的專用接口電路。該接口電路能夠?qū)Γ椋玻憧偩�上的數(shù)據(jù)進行自動收發(fā)，而ｃｐｕ只需要通過并口訪問該接口電路中的有關(guān)寄存器就可以實現(xiàn)與ｉ２ｃ器件的數(shù)據(jù)交換，從而使整個系統(tǒng)的性能得到提高。本設(shè)計用ｖｈｄｌ硬件描述語言為工具，用ａｌｔｅｒａ公司的�。恚幔穑欤酰螈④浖M行編譯仿真，下載芯片為ｅｐｍ７１２８ｓｌｃ８４－１５。

　�。病≡O(shè)計目標(biāo)和要求

　　為了提高數(shù)據(jù)傳送的速度，設(shè)計一個ｉ２ｃ接口電路。８０５１不直接與ｉ２ｃ器件交換數(shù)據(jù)，而是通過并口與該ｉ２ｃ接口電路交換數(shù)據(jù)，ｉ２ｃ總線上的數(shù)據(jù)傳送也通過該ｉ２ｃ接口電路來完成。從而通過ｃｐｕ的外部存儲器讀寫指令就可實現(xiàn)與ｉ２ｃ器件的數(shù)據(jù)交換，使對串口的操作用并口的方式來實現(xiàn)。

　　在ｉ２ｃ接口電路內(nèi)部有一個控制寄存器ｃｉ０和一個數(shù)據(jù)寄存器ｃｉ１，即ｉ２ｃ接口電路占用兩個地址。通過寫控制寄存器ｃｉ０的內(nèi)容實現(xiàn)對ｉ２ｃ接口電路的編程，讀寫數(shù)據(jù)寄存器ｃｉ１的內(nèi)容實現(xiàn)與ｉ２ｃ器件的數(shù)據(jù)交換。在ｃｉ０中的內(nèi)容定義了８０５１對ｉ２ｃ器件進行操作的類型（讀或?qū)懀┖停椋玻闫骷䞍?nèi)地址的字節(jié)數(shù)等信息，使ｉ２ｃ接口電路能夠識別從８０５１傳來的數(shù)據(jù)是地址還是數(shù)據(jù)、８０５１將要發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的長度等。

　　如果８０５１要發(fā)送數(shù)據(jù)給ｉ２ｃ器件，則根據(jù)ｉ２ｃ總線協(xié)議，在數(shù)據(jù)ｃｉ１接收到第一個數(shù)據(jù)后啟動ｉ２ｃ總線，然后將ｃｉ１中的數(shù)據(jù)進行并串轉(zhuǎn)換后逐位發(fā)出，發(fā)出完畢后設(shè)置一個標(biāo)志位，使８０５１知道可以發(fā)送下一個總線后首先寫ｉ２ｃ器件內(nèi)地址，然后進行數(shù)據(jù)接收，進行串并轉(zhuǎn)換后將接收到的數(shù)據(jù)裝入ｃｉ１中，再設(shè)置標(biāo)志位，使８０５１知道可以讀出數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)上述設(shè)計要求，ｉ２ｃ接口芯片的引腳如圖１所示。其中ｃｌｋ可以使用獨立的時鐘，使ｉ２ｃ總線的位傳送速度遠高于８０５１的位操作，從而可使ｉ２ｃ總線的數(shù)據(jù)傳送接近并口的數(shù)據(jù)速率；ａ０是地址信號輸入，ａ０＝０時進行ｃｉ０寫操作，當(dāng)ａ０＝１時進行ｃｉ１讀／寫操作；ｂｚ為標(biāo)志輸出位，ｂｚ＝０時，８０５１需要等待，ｂｚ＝１時８０５１可以對ｃｉ１操作。

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　�。椋玻憬涌谛酒谙到y(tǒng)中的情況如圖２所示。這里８０５１對ｉ２ｃ接口芯片操作使用了查詢方式，也可以改用中斷方式

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　�。场〔⑿薪涌谠O(shè)計的實現(xiàn)

　　３．１　接口設(shè)計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖３所示。系統(tǒng)由控制寄存器ｃｉ０，數(shù)據(jù)寄存器ｃｉ１，并串轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，移位寄存器以及ｉ２ｃ控制模塊６部分構(gòu)成。

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　　８０５１向控制寄存器ｃｉ０寫控制字，實現(xiàn)對ｉ２ｃ接口的編程控制。ｃｉ０的控制字格式如下所示：

　�。幔玻幔保幔拔唬簩εc８０５１相連的ｉ２ｃ器件組的片選（器件地址）。對應(yīng)不同值時選擇不同的器件通信。

　�。颍鳎河脕砜刂疲福埃担睂Γ椋玻闫骷淖x寫操作。１表示８０５１對ｉ２ｃ器件讀數(shù)據(jù)；０表示８０５１對ｉ２ｃ器件寫數(shù)據(jù)。

　�。恚保恚埃寒�(dāng)ｓ＝１時的４種工作方式：

　�、伲椋玻憧偩�未連接，要進行寫操作。

　�、冢椋玻憧偩�未連接，要進行讀操作。

　�、郏椋玻憧偩�已連接，換一個ｉ２ｃ器件或換新地址，要進行寫操作。

　�、埽椋玻憧偩�已連接，換一個ｉ２