单片机串行扩展技术：从单总线到I2C

"该资源是关于单片机应用系统串行扩展技术的讲解，主要涉及AT89S51单片机的串行扩展方法，包括单总线、SPI总线和I2C总线的扩展。" 在单片机应用系统设计中，串行扩展技术是一种有效的节省I/O口线、降低成本和提高系统可靠性的方法。本资料详细介绍了三种常见的串行扩展总线接口：单总线（1-Wire）、SPI串行外设接口以及I2C串行总线接口。 11.1 单总线串行扩展 单总线是由DALLAS公司开发的一种仅使用一条数据线DQ的串行扩展技术。所有设备都通过DQ线挂载，电源也通过这条线提供。每个单总线器件都有一个唯一的64位ROM编码，其中包含16位的十进制序列号作为其地址。典型的单总线应用是DS18B20温度传感器，它具有宽温度范围和高精度，并且功耗低，适合于各种环境的温度测量。 11.1.1 单总线系统典型应用 - DS18B20温度测量系统 DS18B20是一款单总线接口的数字温度传感器，可在-55℃到128℃范围内工作，精度可达±0.5℃。它的小型化和低功耗特性使得它在各种场合下都能方便地集成到系统中。 11.2 SPI总线串行扩展 SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种全双工、同步的串行通信协议，通常需要四条线：主设备时钟（SCLK）、主设备输入/从设备输出（MISO）、主设备输出/从设备输入（MOSI）和从设备选择（SS）。SPI接口广泛应用于传感器、显示设备等外设的连接。 11.3 I2C总线的串行扩展 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由飞利浦（现NXP）公司开发的，它只需两条线：串行数据线SDA和串行时钟线SCL，就能实现多设备通信。I2C总线支持多主控和多个从设备，数据传输有标准模式（100kbps）和快速模式（400kbps）等不同速度等级。 11.3.1 I2C总线的基本结构 I2C总线系统由主控器和从设备组成，每个设备都有唯一的7或10位地址。 11.3.2 I2C总线数据传送规定 数据传输遵循特定的起始、停止、应答和非应答信号规则，确保了在总线上的正确通信。 11.3.3 AT89S52的I2C总线系统扩展 AT89S52单片机可以方便地通过I2C总线扩展其他设备，例如E2PROM。 11.3.4 I2C总线数据传送的模拟 模拟I2C数据传送涉及到对SDA和SCL线的精确时序控制，以确保符合I2C协议。 11.3.5 利用I2C总线扩展E2PROM AT24C02的IC卡设计 AT24C02是常见的I2C接口E2PROM，可以用于存储数据并在多个设备间共享。 串行扩展技术为单片机系统设计提供了极大的灵活性，能够有效减少硬件资源的需求，简化系统结构，同时保持了高效率和可靠性。对于嵌入式系统开发者而言，理解和掌握这些串行扩展技术至关重要。