内 容 简 介

串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。其中Philips公司

推出的I2C总线（IntelICBUS）最为著名。与并行扩展总线相比，串行扩展总线有突

出的优点：电路结构简单，程序编写方便，易于实现用户系统软硬件的模块比、标准化

等。目前I2C总线技术已为许多著名公司所采用，并广泛应用于视频音像系统中。推

广I2C总线技术将有助于提高我国单片机应用水平。

本书是《单片机应用技术丛书》之一，主要介绍I2C总线的结构原理、I2C总线系

统的软、硬件设计方法。书中向读者提供了一套I2C总线的模拟软件包，为无I2C总

线接口的单片机用户使用I2C接口器件带来极大方便。本书适合从事单片机应用的

研究人员和工程技术人员阅读，也可供大专院校有关专业的师生做教学参考书使用。

目录

前言

第一章 绪 论

1.18位单片机（MCU）的新浪潮

1.1.18位机的巨大市场前景

1.1.28位单片机的新天地

1.1.3单片机的总线与非总线应用

1.2应用系统设计中的串行扩展技术

1.3芯片间串行接口与串行总线

1.3.1串行外围接口SPI

1.3.2串行通讯接口MICROWIRE/PLUS

1.3.3I2C串行扩展总线

1.3.4串行扩展总线的模拟传送

1.4常用的I2C总线接口器件

1.4.1带I2C总线接口的单片机

1.4.2Philips公司I2C总线接口的通用外围器件

第二章I2C总线的结构与工作原理

2.1概 述

2.1.1I2C总线在单片机应用系统设计中的意义

2.1.2I2C总线的一般应用特性

2.1.3I2C总线系统中的几个名词、术语

2.2I2C总线的基本原理

2.2.1I2C总线的接口电路

2.2.2I2C总线的信号及时序定义

2.2.3I2C总线上的数据传送格式

2.2.4I2C总线的寻址约定

2.38×C552的I2C接口的结构与工作原理

2.3.1I2C总线接口SIO1的结构

2.3.2I2C总线的特殊功能寄存器

2.3.3I2C总线的工作方式

2.3.4SIO1的特殊情况及其处理方法

2.3.5SIO1总线状态处理模块

2.4I2C总线规约的扩展

2.4.1高速数据传输模式

2.4.210位寻址方式的扩展

第三章I2C总线应用系统硬件设计

3.1概 述

3.1.1I2C总线系统中的节点

3.1.2I2C总线的通用系统与专用系统

3.1.3ACCESSBUS系统

3.2I2C总线及器件的电气特性

3.2.1I2C总线及器件的电气规范

3.2.2I2C总线器件的供电

3.2.3总线上RP、RS的取值

3.2.4总线的走线结构

3.3I2C总线的通用器件演示系统

3.3.1I2C－87C×××评估板结构

3.3.2I2C－87C×××评估板的单元电路

3.3.3I2C－87C×××评估板应用指南

3.3.4BOL的I2C总线学习实验板

3.4I2C总线接口的扩展

3.4.1PCF8584的结构及工作原理

3.4.2PCF8584的工作方式

3.4.3PCF8584的时序及电气特性

3.4.4典型接口扩展的硬件电路

3.4.5应用实例

3.5I2C总线的驱动扩展

3.5.182B715的基本结构及特性

3.5.2带82B715驱动的最小总线系统

3.5.382B715的测试系统

第四章 常用I2C总线接口通用器件的结构与工作原理

4.1概 述

4.1.1器件的种类、型号及寻址字节

4.1.2I2C接口器件的一般数据操作原理

4.1.3器件的软、硬件界面

4.1.412C总线与模拟I2C总线的选择

4.2静态RAMPCF8570/8570C/8571

4.2.1概 述

4.2.2结构与特性参数

4.2.3工作原理及数据操作格式

4.2.4PCF8570/8570C/8571的节电方式

4.2.5应用指南

4.3E2PROMAT24C系列

4.3.1概 述

4.3.2结构与特性参数

4.3.3工作原理与数据操作格式

4.3.4其它系列E2PR0M产品简介

4.3.5应用指南

4.4I/O口扩展器件PCF8574

4.4.1概 述

4.4.2结构与特性参数

4.4.3工作原理及数据操作格式

4.4.4应用指南

4.5A/D及D/A转换器PCF8591

4.5.1概 述

4.5.2结构与特性参数

4.5.3工作原理及数据操作格式

4.5.4应用指南

4.6日历时钟、SRAMPCF8583

4.6.1概 述

4.6.2结构与特性参数

4.6.3工作原理及数据操作格式

4.6.4应用指南

4.7LED驱动控制器SAA1064

4.7.1概 述

4.7.2结构与特性参数

4.7.3工作原理及数据操作格式

4.7.4应用指南

4.8160段LCD驱动/控制器PCF8576

4.8.1概 述

4.8.2结构与特性参数

4.8.3工作原理及数据操作格式

4.8.4PCF8576的系统硬件构成与操作方式

第五章I2C总线的应用程序设计原理

5.1概 述

5.2I2C总线的数据操作过程及总线状态处理

5.2.1I2C总线数据传送过程

5.2.2I2C总线状态处理的有关SFR

5.2.3I2C总线数据操作的有关内存单元

5.3I2C总线数据传送的通用软件包

5.3.1I2C总线状态处理模块

5.3.2I2C中断及状态处理散转程序

5.3.3I2C总线的初始化及通用读、写子程序

5.3.4I2C总线通用软件包（IIC）

5.4主方式下I2C总线数据传送的通用软件包

5.4.1主方式下的状态处理模块

5.4.2主方式下的通用软件包MIIC

5.5I2C总线应用程序设计

5.5.1应用程序设计界面

5.5.2应用程序设计实例

第六章I2C总线数据传送的模拟

6.1概 述

6.2I2C总线数据传送的典型信号模拟

6.2.1I2C总线数据传送的时序要求

6.2.2I2C总线数据传送的典型信号模拟

6.2.3典型信号模拟子程序

6.2.4I2C总线模拟传送的通用子程序

6.3模拟I2C总线的通用软件包

6.3.1模拟I2C总线通用软件包组成

6.3.2通用软件包应用指南

6.4模拟I2C总线应用程序设计

6.4.1应用程序设计界面

6.4.2应用程序设计实例

附录：I2C总线接口器件

参考资料

图1.5为多主机的SPI串行扩展电路，图中每个单片机可编程为主机或从机方式，从机选

通通过对SS引脚的设置。从机方式时，该引脚用来设置SPI传送中的从机，使其置为低电平；

而主机方式时，该引脚通常由外部上拉成高电平。

从图1.4、图4.5中可以看出从机的选通依靠每个从器件的SS引脚的选通，因而数据传

送软件十分简单，省去了从器件的地址选择，但相应带来的缺点也十分明显，在扩展器件较多

时，连线不够简洁。

常用的SPI通用串行扩展器件主要有：

存储器

MC68HC68R1/R2 128/256字节SRAM

MC2814 256字节E2PROM 与I2C总线兼容

提示驱动

MC14499 四位LED驱动器

MC14488 五位LED驱动器

MC145000/145001 四路扫描LCD驱动器

MC145453 33段LCD驱动器

A/D、D/A转换器

MC144110/144111 6位D/A转换器

MC145040/145041 8位A/D转换器 MICROWIRE接口兼容

MC145050/145051 11路10位A/D转换器 MICROWIRE接口兼容

MC145053 5路10位A/D转换器

时钟

MC68HC68T1 实时时种/日历，电源监测，WDT

1.3.2 串行通讯接口MICROWIRE/PLUS

MICROWIRE/PLUS是NS公司为COP800系列8位单片机、HPC系列16位单片机配

置的外围器件串行扩展接口，它是在原有COP400系列4位单片机的MICROWIRE串行扩展

接口发展而来的，是增强的MICROWIRE串行接口，称之为MCROWIRE/PLUS。MI－

CROWIRE/PLUS接口的典型扩展系统如图1.6所示。原来的MICROWIRE接口只能扩展

外围器件，而MICROWIRE/PLUS接口改成既可以用自己的时钟，也可以由外部输入时钟，

故除了扩展外围器件外，系统中还可扩展多个单片机，构成多机系统。

MICROWIRE/PLUS接口为三线数据传输：SI为串行数据输入；SO为串行数据输出；SK

为串行移位时钟。

在图1.6中的主从机通讯操作中主机置SO、SK为输出方式，SI为输入方式，从机设置

SO为输出方式，SK、SI为输入方式。主、从机还应连接一根片选线CS以实现主机对从机的选

通或中断方式通讯。

图1.6中扩展的外围器件按照所需要的输入输出接口连好，每个外围器件都应有一根片

选线予以选通。因此MICROWIRE/PLUS在片选信号控制下实现点对点的数据传送。