?。桑玻每偩€接口器件在視頻處理、移動(dòng)通信等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。另外，通用的Ｉ２Ｃ總線接口器件，如帶Ｉ２Ｃ總線的ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ，ＬＣＤ驅(qū)動(dòng)器等，也越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控制系統(tǒng)中。隨著Ｉ２Ｃ接口器件越來越廣泛的應(yīng)用，８０５１系列單片機(jī)與他之間的通信越來越頻繁。

　?。福埃担毕盗袉纹瑱C(jī)與Ｉ２Ｃ總線接口器件通信時(shí)，８０５１的通用口與Ｉ２Ｃ總線器件的ＳＣＬ，ＳＤＡ連接。根據(jù)Ｉ２Ｃ總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，８０５１必須對(duì)其兩個(gè)通用口進(jìn)行頻繁的置位、清零。根據(jù)基于５１指令系統(tǒng)編制的匯編程序，傳送一位數(shù)據(jù)，需要９個(gè)機(jī)器周期，而對(duì)于８０５１，一個(gè)機(jī)器周期要耗費(fèi)６個(gè)時(shí)鐘周期，即用５４個(gè)時(shí)鐘周期才能傳送一位數(shù)據(jù)。如此則極大地占用了ＣＰＵ的工作時(shí)間，降低了系統(tǒng)的工作效率，導(dǎo)致Ｉ２Ｃ器件的優(yōu)勢(shì)難以顯現(xiàn)。因此，有必要設(shè)計(jì)８０５１與Ｉ２Ｃ總線的專用接口電路。該接口電路能夠?qū)Γ桑玻每偩€上的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)收發(fā)，而ＣＰＵ只需要通過并口訪問該接口電路中的有關(guān)寄存器就可以實(shí)現(xiàn)與Ｉ２Ｃ器件的數(shù)據(jù)交換，從而使整個(gè)系統(tǒng)的性能得到提高。本設(shè)計(jì)用ＶＨＤＬ硬件描述語言為工具，用ＡＬＴＥＲＡ公司的　ＭＡＸＰＬＵＳⅡ軟件進(jìn)行編譯仿真，芯片為ＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４－１５。

　?。病≡O(shè)計(jì)目標(biāo)和要求

　　為了提高數(shù)據(jù)傳送的速度，設(shè)計(jì)一個(gè)Ｉ２Ｃ接口電路。８０５１不直接與Ｉ２Ｃ器件交換數(shù)據(jù)，而是通過并口與該Ｉ２Ｃ接口電路交換數(shù)據(jù)，Ｉ２Ｃ總線上的數(shù)據(jù)傳送也通過該Ｉ２Ｃ接口電路來完成。從而通過ＣＰＵ的外部存儲(chǔ)器讀寫指令就可實(shí)現(xiàn)與Ｉ２Ｃ器件的數(shù)據(jù)交換，使對(duì)串口的操作用并口的方式來實(shí)現(xiàn)。

　　在Ｉ２Ｃ接口電路內(nèi)部有一個(gè)控制寄存器ＣＩ０和一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器ＣＩ１，即Ｉ２Ｃ接口電路占用兩個(gè)地址。通過寫控制寄存器ＣＩ０的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)Ｉ２Ｃ接口電路的編程，讀寫數(shù)據(jù)寄存器ＣＩ１的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)與Ｉ２Ｃ器件的數(shù)據(jù)交換。在ＣＩ０中的內(nèi)容定義了８０５１對(duì)Ｉ２Ｃ器件進(jìn)行操作的類型（讀或?qū)懀┖停桑玻闷骷?nèi)地址的字節(jié)數(shù)等信息，使Ｉ２Ｃ接口電路能夠識(shí)別從８０５１傳來的數(shù)據(jù)是地址還是數(shù)據(jù)、８０５１將要發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度等。

　　如果８０５１要發(fā)送數(shù)據(jù)給Ｉ２Ｃ器件，則根據(jù)Ｉ２Ｃ總線協(xié)議，在數(shù)據(jù)ＣＩ１接收到個(gè)數(shù)據(jù)后啟動(dòng)Ｉ２Ｃ總線，然后將ＣＩ１中的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后逐位發(fā)出，發(fā)出完畢后設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位，使８０５１知道可以發(fā)送下一個(gè)總線后首先寫Ｉ２Ｃ器件內(nèi)地址，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后將接收到的數(shù)據(jù)裝入ＣＩ１中，再設(shè)置標(biāo)志位，使８０５１知道可以讀出數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，Ｉ２Ｃ接口芯片的引腳如圖１所示。其中ｃｌｋ可以使用獨(dú)立的時(shí)鐘，使Ｉ２Ｃ總線的位傳送速度遠(yuǎn)高于８０５１的位操作，從而可使Ｉ２Ｃ總線的數(shù)據(jù)傳送接近并口的數(shù)據(jù)速率；ａ０是地址信號(hào)輸入，ａ０＝０時(shí)進(jìn)行ＣＩ０寫操作，當(dāng)ａ０＝１時(shí)進(jìn)行ＣＩ１讀／寫操作；ｂｚ為標(biāo)志輸出位，ｂｚ＝０時(shí)，８０５１需要等待，ｂｚ＝１時(shí)８０５１可以對(duì)ＣＩ１操作。

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　?。桑玻媒涌谛酒谙到y(tǒng)中的情況如圖２所示。這里８０５１對(duì)Ｉ２Ｃ接口芯片操作使用了查詢方式，也可以改用中斷方式

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　?。场〔⑿薪涌谠O(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

　?。常薄〗涌谠O(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖３所示。系統(tǒng)由控制寄存器ＣＩ０，數(shù)據(jù)寄存器ＣＩ１，并串轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，移位寄存器以及Ｉ２Ｃ控制模塊６部分構(gòu)成。

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