单片机串行扩展：12C总线接口设计与应用

"i2c总线在单片机串行扩展中的应用" 本文详细探讨了I2C（Inter-Integrated Circuit）总线在单片机串行扩展中的应用，特别关注了如何处理不带I2C接口的单片机与I2C总线设备之间的通信问题。I2C总线由Philips公司（现NXP Semiconductors）开发，是一种两线制的串行通信协议，用于芯片间的通信，尤其适用于构建多设备系统和扩展外围设备。该总线通过两条线——数据线SDA和时钟线SCL，实现全双工同步数据传输，其传输速率在标准模式下可达到100kHz，高速模式下可高达400kHz。 文中提到，尽管I2C总线具有规范严谨、使用简便、支持设备众多等优点，但如果没有内置I2C接口的单片机，例如AT89C52，会限制串行外围接口技术的应用。为解决这一问题，作者提出了使用虚拟技术，即通过普通的输入/输出（I/O）口模拟I2C总线接口，使得任何型号的单片机都能与支持I2C协议的外围设备进行通信。 文章以数字温度传感器DS1624为例，介绍了这种模拟I2C接口的设计方法。DS1624是一款基于I2C总线的温度传感器，可以提供精确的温度测量数据。在不带I2C接口的单片机上实现与DS1624的通信，需要设计相应的硬件系统和软件程序。硬件接口设计包括连接SDA和SCL线以及添加上拉电阻。软件实现则涉及到发送和接收I2C协议规定的时序和数据，通常包括起始条件、停止条件、数据传输和应答检测等步骤。 此外，文中还简要概述了I2C总线接口的基本构造，强调了总线的开漏或集电极输出特性，需要外部上拉电阻来确保正常工作。每个连接到I2C总线的设备都有一个唯一的地址，所有设备共享SDA和SCL线进行通信。I2C总线的驱动能力受到总线容量的限制，不增加额外驱动时，最大可驱动400pF的负载。 总结来说，这篇文章深入浅出地讲解了如何在不具备I2C接口的单片机上实现I2C总线的模拟，从而扩展串行外设的功能，尤其是通过实例介绍了DS1624温度传感器的硬件设计和软件实现。这对于单片机开发者和嵌入式系统设计者来说是非常有价值的信息，能够帮助他们克服硬件限制，充分利用I2C总线的优势。