AVR单片机TWI总线详解：原理、应用与区别

AVR系列单片机TWI总线是一种扩展的并行通信接口，它在内部集成，相较于传统的I2C总线，提供了更高的灵活性。尽管与I2C有相似之处，但它们并非完全相同。TWI总线的关键组成部分包括总线接口单元、比特率发生器、地址匹配单元和控制单元。 1. 总线内部模块: - 总线接口单元：包含数据与地址寄存器TWDR，用于存储正在传输的数据和地址；START/STOP控制器负责启动和停止通信；硬件电路中的总线仲裁器确保通信的有序性。 - 比特率发生器：通过预分频系数TWBR和状态寄存器TWSR调节工作模式下的时钟周期，为主机模式下提供灵活的波特率控制。 - 地址匹配单元：检查接收到的地址是否与TWAR寄存器中的7位地址匹配，确保正确的通信对象。 2. 工作时序与模式: - TWI是面向字节且基于中断的，所有总线事件如数据接收、发送或START信号都会触发中断。 - 不需要应用程序主动监控，因为控制由TWCR寄存器中的TWI中断允许位和SREG寄存器的全局中断允许共同决定是否响应。 - 支持两种工作模式：主机和从机。主机模式下，TWI控制时钟频率，从机模式则无需设置比特率。 3. 区别与优势: - 与I2C的相似性导致混淆，但TWI引入的状态寄存器增加了控制选项，使得编程更加灵活。 - 对于许多单片机而言，内部缺乏I2C接口时，AVR系列的TWI提供了方便的替代方案，通过模拟I2C时序实现通信。 了解这些原理和工作方式对于正确使用AVR系列单片机的TWI总线至关重要，能帮助开发者避免混淆，提高编程效率，并确保通信的可靠性和兼容性。在实际应用中，合理配置寄存器、选择适当的模式以及处理中断是成功使用TWI的关键。