1.I2C總線及其工作原理

    微控制器和各種傳感器的通信一般是通過I2C 總線（Inter－IntegratedCircuit）。
    I2C 串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。I2C 的工作原理如圖所示，主機(jī)在SCL 線上產(chǎn)生自己的時鐘來傳輸I2C 總線上的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只在時鐘的高電平周期有效，每傳輸一個數(shù)據(jù)位就產(chǎn)生一個時鐘脈沖，數(shù)據(jù)線的高或低電平狀態(tài)只有在SCL 線的時鐘信號是低電平時才能改變，當(dāng)SCL 為高電平時，SDA 的改變表示“開始”和“停止”狀態(tài)，即SDA 由高電平轉(zhuǎn)入低電平表示開始，該命令必須在其它命令前執(zhí)行；SDA 由低電平轉(zhuǎn)入高電平表示停止?fàn)顟B(tài)，該命令可終止所有通訊。

    在開始條件后，SCL 低電平期間，SDA 允許變化，每位數(shù)據(jù)需一個時鐘脈沖，當(dāng)SCL 為高時，SDA 必須穩(wěn)定，主控器在應(yīng)答時鐘脈沖高電平期間釋放SDA 線，轉(zhuǎn)由接收器控制。相同總線上的設(shè)備在收到數(shù)據(jù)后，以置SDA 為低電平的方式對其確認(rèn)?？偩€不忙時，數(shù)據(jù)線和時鐘線保持為高電平。

    仿真：

    用keil C語言寫出I2C總線傳輸?shù)拇a，編譯通過后寫入MCU的程序ROM中，測試是否能按照總線的協(xié)議正常工作。

    首先，對MC8051 的端口加以命名：
        Sbit sda=P1^7
        Sbit scl=P1^6
    啟動函數(shù)：在SCL 為高時，給出SDA 的下降沿，即為啟動信號。
    停止函數(shù)：在SCL 為高時，給出SDA 的上升沿，即為停止信號。
    發(fā)送函數(shù)：向I2C 總線寫數(shù)據(jù)，每次寫8 位。首先拉低SCL，然后使發(fā)送數(shù)據(jù)左移，用SDA 發(fā)送一位數(shù)據(jù)，再拉高SCL 以給出上升沿，發(fā)出SDA的狀態(tài)值。
    接受函數(shù)：從I2C 總線讀數(shù)據(jù)，每次讀8 位。首先拉高SCL，然后接受值左移一位把低位和SDA 相或得到SDA 的狀態(tài)值，再拉低SCL 以給出下降沿。

    舉例說明：利用MCU 程序控制傳送數(shù)據(jù)12，二進(jìn)制表示為00001100。Modelsim 的仿真結(jié)果如圖所示，可見sda 即P1[7]上傳輸數(shù)據(jù)，scl 即P1[6]上的狀態(tài)改變控制了時鐘，時序與協(xié)議要求完全符合。

 

    2.SPI總線及其工作原理

    微控制器和無線收發(fā)器模塊的通信一般是通過SPI 總線（Serial Peripheral interface）。
    SPI 就是串行外圍設(shè)備接口，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB 的布局上節(jié)省空間，提供方便。
    該接口一般使用4 條線：串行時鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI 和低電平有效的從機(jī)選擇線SS（有的SPI 接口芯片帶有中斷信號線INT 或INT、有的SPI 接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。
    SPI 的工作模式有兩種：主模式和從模式，無論那種模式，都支持3Mbit/s的速率，并且還具有傳輸完成標(biāo)志和寫沖突保護(hù)標(biāo)志。

    仿真：

    對于不帶SPI 串行總線接口的MC8051 來說，可以使用軟件來模擬SPI的操作，包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。對于不同的串行接口外圍芯片，它們的時鐘時序是不同的。
    用keil C 語言寫出I2C總線傳輸?shù)拇a，編譯通過后寫入MCU 的程序ROM 中，測試是否能按照總線的協(xié)議正常工作。
    首先，對MC8051 的端口加以命名：
        Sbit MISI=P1^0
        Sbit MISO=P1^3
        Sbit SCK=P1^1
        Sbit SS=P1^2
    發(fā)送函數(shù)：向SPI 總線寫數(shù)據(jù)，每次寫8 位。首先拉低SCK，然后使發(fā)送數(shù)據(jù)左移，用MISI發(fā)送一位數(shù)據(jù)，再拉高SCL 以給出時鐘的上升沿以發(fā)出數(shù)據(jù)。
    接受函數(shù)：從SPI 總線讀數(shù)據(jù)，每次讀8 位。首先拉低SCK，然后接受值左移一位把低位和MISO相或得到接受數(shù)據(jù)該位的狀態(tài)值，再拉高SCL以給出上升沿。

    舉例說明：利用MCU 程序控制傳送數(shù)據(jù)23，二進(jìn)制表示為00010111。Modelsim 的仿真結(jié)果如圖所示，SCK 即P1[1]上產(chǎn)生的是串行時鐘信號，SS 即P1[2]上產(chǎn)生片選信號。此時情況為發(fā)送信號，而MCU為主機(jī)，因此MISI即P1[0]上的信號是主機(jī)輸出即MCU 發(fā)送的數(shù)據(jù)，而MISO 即P1[3]上沒有信號的變化。