AVR单片机中的TWI/I2C总线技术解析

"该文档是关于第七章TWIIC总线技术在单片机应用的详细讲解，主要探讨了I2C总线及其在嵌入式系统中的广泛应用，特别是AVR系列单片机内置的TWI(Two-wire Serial Interface)总线特性。TWI总线采用两线式串行通信，仅需两个上拉电阻即可连接多个设备，并支持主机与从机模式，数据传输速率可高达400kHz。文档中提到了TWI总线的连接方式，包括SDA和SCL信号线，以及外部硬件的配置。此外，还解释了TWI作为同步串行通信技术的工作原理，与USART的异步串行传输形成对比。总线上的设备都有独立地址，主机负责控制通信流程，确保数据传输的有序进行。文档还涵盖了数据信号和控制信号的传输过程，以及地址数据包的格式和传输步骤。" 在深入讨论TWI总线技术时，我们首先了解到TWI总线是由PHILIPS公司开发的，它是I2C总线的一种实现，特别适合短距离、系统板级的通信。TWI总线在AVR系列单片机中被集成，其特点在于简洁的硬件接口——仅需两条线（SCL和SDA）并加上两个上拉电阻，就能连接多达128个设备。这种设计使得系统布线大大简化，同时支持双向通信，无论是主机发送数据还是从机接收，或者相反，都可以灵活切换。 TWI总线的工作基于同步串行通信，这意味着所有设备共享同一个时钟信号SCL，通过SDA线进行数据交换。与异步串行通信（如USART）不同，TWI通信不需要各自的时钟源，而是依赖共同的时钟来保持数据传输的同步。这种同步特性确保了数据在多设备间的准确传输。 在TWI总线架构中，虽然所有设备物理上平等，但在通信过程中，必须有一个设备作为主机，负责控制时钟信号、启动和停止通信，而其他设备则作为从机。每个设备都有唯一的地址，主机通过发送地址来选择要通信的从机，并通过第9个时钟脉冲的READ/WRITE位决定是读取还是写入数据。 文档中还详细阐述了数据传输的流程，包括起始信号、停止信号的生成（如图7-2和7-3所示），以及地址数据包的格式（如图7-4所示）。地址数据包由7位从机地址和1位READ/WRITE位组成，用于指示主机对哪个从机进行读写操作。 这份文档详细解析了TWI总线的工作原理、硬件配置、通信模式和数据传输细节，对于理解和应用TWI总线技术在单片机系统设计中是非常有价值的参考资料。