基于I2C總線的單主多從單片機之間的通信

　　引言

　　隨著單片機控制系統(tǒng)的不斷擴大以及控制功能不斷增多，有限的單個單片機通用I/O口已不能滿足同一系統(tǒng)中控制多個受控對象需要，隨著FC總線研究的深入，用I2C總線擴展單片機I/O口的方法在全自動、半自動儀器的開發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應用，本文介紹了一個測試系統(tǒng)通過FC總線擴展I/O口實現(xiàn)了系統(tǒng)的多個功能。給出了系統(tǒng)的硬件連接以及Atmega128與三個Atmega168之間的軟件通信流程圖。

　　2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

　　圖1是作者所研究的測試系統(tǒng)的整體框圖，本系統(tǒng)中主要芯片PHILIPS公司的LPC2292，在此系統(tǒng)中鍵盤上其中三個按鈕分別控制三個電機，系統(tǒng)的主要功能是LPC2292將掃描到的鍵盤信息發(fā)給Atmega128單片機，Atmega128單片機通過I2C總線尋址Atmega168，并向被尋址的Atmega168發(fā)送電機控制命令，最后，電機根據(jù)Atmega168控制策略正常運行。電機啟動同時，數(shù)據(jù)采集模塊也開始正常運行，數(shù)據(jù)采集模塊把采到數(shù)據(jù)送到LPC2292的A/D轉(zhuǎn)換接口，然后將ADC輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD。系統(tǒng)中的撥碼開關(guān)用于設(shè)置相應的Atmega168單片機的地址，當單片機Atmega128接收到LPC2292發(fā)來的控制命令時，通過I2C總線尋址Atmega168，當某個Atmega168的地址與Atmega128廣播地址相同時，它就開始根據(jù)Atmega128發(fā)送的命令控制電機開始工作。

圖1基于I2C總線的I/O擴展框圖

　　3 I2C總線

　　I2C總線是PHILIPS公司推出的芯片間串行數(shù)據(jù)傳輸總線，軟、硬件協(xié)議十分巧妙，2根線(SDA，SCL)HP可實現(xiàn)完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，能夠十分方便地構(gòu)成單主系統(tǒng)或多主系統(tǒng)和外同器件擴展系統(tǒng)。不過，多主系統(tǒng)(即系統(tǒng)中有多個I2C總線接口的單片機)會出現(xiàn)多主競爭的復雜狀態(tài)。I2C器件是把I2C的協(xié)議植入器件的I/O接口，使用時器件直接掛到I2C總線上，這一特點給用戶在設(shè)計應用系統(tǒng)時帶來了極大的方便。I2C器件無須片選信號，是否選中是由主器件發(fā)出的I2C從地址決定的。

　　所有掛到I2C總線的外圍器件，各自都有一個唯一確定的地址。任何時刻總線上只有一個主控器件對總線實行控制權(quán)，分時實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳送。I2C總線上所有外闈器件都有規(guī)范的器件地址，器件地址由7位組成，它和1位方向位(R/W)構(gòu)成了I2C總線器件的尋址字節(jié)SLA，格式如下：

　　器件地址(A6，A5，A4，A3)是I2C總線外圍接口器件同有的地址編碼(4位或5位)，器件出廠時已固化好。引腳地址(A2，A1，A0)和器件在電路中的實際接法有關(guān)(地址線、電源或地)，形成地址數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)方向位(R/W)規(guī)定了總線上的主節(jié)點對從節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送方向，當(R/W)位置1時接收，當(R/W)為0時發(fā)送。圖1中的撥碼開關(guān)設(shè)置了從單片機Atmega168的地址，也就是從機地址的低三位(A2，AI，A0)，當某個撥碼開關(guān)的某個開關(guān)閉合時，相應的地址位為零，否則相應位為1，因此可以通過撥碼開關(guān)上開關(guān)的狀態(tài)來設(shè)定從單片機Atmega168的地址，比如某個撥碼開關(guān)與A0、A2位對應的開關(guān)閉合，與Al對應的開關(guān)斷開，那么這個單片機地址的低三位為010。

　　4 I2C通信的流程圖

　　根據(jù)I2C總線的傳輸協(xié)議規(guī)范和硬件連接，作者給出了如圖2和圖3基本程序流程圖和部分程序。開發(fā)語言為c語言，與匯編語言相比，可以提高軟件的執(zhí)行速度。