川北医学院：《单片机原理》课程教学资源（讲义）第9章 串行扩展技术

教学目的 ·了解串行扩展的分类和特点。 ·了解Microware、1-wire、USB和CAN总线。 ·掌握12C总线的原理。 ·掌握SPI总线的原理。 学习重点和难点 ·12℃总线的软件模拟。 ·SPI总线的软件模拟

教学目的 • 了解串行扩展的分类和特点。 • 了解Microware、1-wire、USB和CAN总线。 • 掌握I2C总线的原理。 • 掌握SPI总线的原理。 • I2C总线的软件模拟。 • SPI总线的软件模拟

第9章串行扩展技术 9.1 串行扩展概述 ·9.2UART串行扩展接口 ·9.312C串行扩展总线 ·9.4SP1串行扩展接口 ·本章小结 ·习题

第9章 串行扩展技术 • 9.1 串行扩展概述 • 9.2 UART串行扩展接口 • 9.3 I2C串行扩展总线 • 9.4 SPI串行扩展接口 • 本章小结 • 习题

9.1 串行扩展概述 。9.1.1 串行扩展的种类 。9.1.2串行扩展的特点 可

9.1 串行扩展概述 • 9.1.1 串行扩展的种类 • 9.1.2 串行扩展的特点

新一代单片机技术的显著特点之一就是串行扩 展总线和接口的推出。过去常常通过并口扩展外设 或是使用UART串口移位寄存器方式扩展(74LS165并 入串出)，并行口连线复杂、外设工作方式各异、 VO与RAM的编址混合等，独立性较差。 常用的串行扩展总线和接口有I2C总线、SPI总线、 Microware.总线、1-wire总线和CAN总线等

新一代单片机技术的显著特点之一就是串行扩 展总线和接口的推出。过去常常通过并口扩展外设 或是使用UART串口移位寄存器方式扩展(74LS165并 入串出)，并行口连线复杂、外设工作方式各异、 I/O与RAM的编址混合等，独立性较差。 常用的串行扩展总线和接口有I 2C总线、SPI总线、 Microware总线、1-wire总线和CAN总线等

9.1.1串行扩展的种类 常用的串行扩展总线和接口有I2C总线、SPI总线、 Microware.总线、1-wire总线和CAN总线等

9.1.1 串行扩展的种类 常用的串行扩展总线和接口有I 2C总线、SPI总线、 Microware总线、1-wire总线和CAN总线等

9.1.2 串行扩展的特点 (1)I2C总线(Inter Integrated Circuit)串行扩展总线 二线制，器件地址的硬件设置，软件寻址代替硬件寻址 (片选法)，硬件可灵活扩展。2℃总线简单，结构紧凑，易于实 现模块化和标准化。 1C之间以及与1/0之间需要通信。 2C主要用于内部1C控制应运而生。 PHILIPS、兼容芯片繁多、世界工业标准

9.1.2 串行扩展的特点 （1）I2C总线（Inter Integrated Circuit）串行扩展总线 二线制，器件地址的硬件设置，软件寻址代替硬件寻址 (片选法)，硬件可灵活扩展。I 2C总线简单，结构紧凑，易于实 现模块化和标准化。 IC之间以及与I/O之间需要通信。 I2C主要用于内部IC控制应运而生。 PHILIPS、兼容芯片繁多、世界工业标准

I2C总线上数据的传输速率 在标准模式下可达100kbit/s。 在快速模式下可达400kbit/s。 在高速模式下可达3.4Mbit/s。 MICRO- LCD STATIC CONTROLLER DRIVER RAM OR EEPROM SDA SCL MICRO- GATE CONTROLLER ARRAY ADC I2C结构原理图 每个器件都有一个唯一的地址，而且可以是单接收器件（如LCD驱动器）或者可以是 接收或发送器件（如存储器）

每个器件都有一个唯一的地址，而且可以是单接收器件(如LCD驱动器)或者可以是 接收或发送器件(如存储器) I2C结构原理图

9.1.2 串行扩展的特点 (2)SPl(Serial Peripheral Interface)串行扩展接口 SPI总线是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口。 允许MCU与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围 设备种类繁多。 SPI总线是三线制，可直接与多种标准外围器件直接接 口，从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用特 别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用$PI设备也可 以简化电路设计，省掉很多常规电路中的接口器件，从而提 高了设计的可靠性

9.1.2 串行扩展的特点 （2）SPI(Serial Peripheral Interface) 串行扩展接口 SPI总线是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口。 允许MCU与各种外围设备以同步串行方式进行通信。其外围 设备种类繁多。 SPI总线是三线制，可直接与多种标准外围器件直接接 口，从设备较少而没有总线扩展能力的单片机系统中使用特 别方便。即使在有总线扩展能力的系统中采用SPI设备也可 以简化电路设计，省掉很多常规电路中的接口器件，从而提 高了设计的可靠性

注意：请区分 SPI系统总线一般用到三根公共时钟数据线和若干从设备选择线。 SPI接口一般是四根线与外设连接。 LPC900 MISO/P 2.2 SPICKL/P2.5 MOSI/P2.3 SS/P2.4 LPC900系列单片机引脚分布图

LPC900系列单片机引脚分布图 注意：请区分 SPI系统总线一般用到三根公共时钟数据线和若干从设备选择线。 SPI接口一般是四根线与外设连接

SPI可以有三种通信方式：单主单从、单主多从、互为主从。 Master/Slave Slave Master MISO MISO 8-Bit Shift Register 8-Bit Shift Register MOST SPICLK SPICLK SPI Clock Genera- SPI Clock Genera- tor tor SS SPI互为主从模式原理图

SPI可以有三种通信方式：单主单从、单主多从、互为主从。 SPI互为主从模式原理图