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基于I2C总线的MSP430单片机应用系统设计

宣布时间:2009年06月20日 18:06    宣布者:MSP430
要害词: 单片机 , 系统设计 , 应用 , 总线
串行护展总线手艺是新一代单片机手艺生长的一个显着特点。其中PHILIPS公司推出的I2C总线最为著名,它网罗一个两头接口,经由历程一个带有缓冲区的接口,数据可以被I2C发送或吸收,控制和状态信息则经由历程一套内存映照存放器来传送。与并行扩年夜总线相比,串行扩年夜总线有凹陷的优点:电路结构质朴,法式模范模范编写便利,易于完成用户系统软硬件的模块化、尺度化等。本文是把I2C总线应用到MSP430单片机温度控制系统中的一个尺度实例。

  I2C总线是用2根双向I/O旌旗暗记线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)把多种器件毗连起来,并完成器件之间的串行通讯。
  MSP430是TI公司一种具有超低功耗的功效强年夜的16位单片机,MSP430F169是该系列中的一种型号。它外部集成2个16位准时器,1个高速12位A/D转换器,12位或8位的两重D/A转换器,2个通用同步/异步通讯接口和1个I2C模块。我们就是应用其I2C模块来对MSP430F169单片机阻拦扩年夜。

  系统硬件设计

  该系统完成对曲轴的热处置赏罚赏罚阻拦温度控制。曲轴的热处置赏罚赏罚工艺为:曲轴放入淬火加热炉以350℃~400℃/h加热,到910℃~930℃保温1.5h,淬火冷却至室温,进炉550℃?600℃回火2.5h。是以,系统须要同时对淬火炉和回火炉阻拦温度控制。在此系统中,我们须要划分设计键盘模块和LED显示模块,经由历程键盘完成温度、PID参数、时间周期等参数的人工输入设定,经由历程LED划分实时显示淬火炉和回火炉的温度。在以往的单片机应用系统中,键盘接口和LED显示接口浅易是经由历程并行总线扩年夜的,其特点是信息传送速率快,但占用的口线多,电路严重年夜。有了I2C BUS后,可经由历程I2CBUS阻拦系统扩年夜,这时间间只需用SCL和SDA两根旌旗暗记线便可将单片机与焦点器件毗连起来,使占用的旌旗暗记线少,电路年夜年夜简化,系统电路结构如图1所示。


图1 系统硬件电路图

  图中键盘接口是经由历程PCF8574扩年夜的,PCF8574是8位I/O扩年夜器,具有8位准双向口和I2C总线接口,每位都可伶仃设为输入或输入,功耗低,输入有锁存,驱动才干强,还具有中止请求功效。本妄图中,该芯片作为4×4矩阵式键盘与单片机接口,初始化后,P0-P3为输入低电平,P4-P7为输入,寻常浅易单片机推行其它法式模范模范,当有任一键按下时,该芯片在INT端发生中止请求旌旗暗记,CPU照顾中止进入中止服务法式模范模范。

  在该芯片中,A2-A0为地址引脚,由引脚电平一定,在该系统中A0接高电平,A1、A2接地;P0-P7为准双向口;INT为中止请求输入,低电平有用,须要重视的是该端应经由历程上拉电阻上拉。当单片机主节点对PCF8574阻拦一个字节的写操作时,即完成了I/O口的数据输入。I2C总线发送到PCF8574中的串行数据,在应对位后涌现在I/O端口上,I2C总线赓续送数,I/O上的数据赓续更迭。当单片机主节点对PCF8574读操作时,便可完成I/O端口数据的输入,读入的数据存放在吸收缓冲区MRD中。当PCF8574输入端电平状态改变时,中止请求输入端INT泛起低电平,中止输入有用,在对其读写操作后,中止请求复位。I2C总线对PCF8574I/O口的输入操作是一个字节的读出操作,该系统中PCF8574的SLAW/SLAR为42H/43H。

  图中SAA1064为4位带小数点的七段LED显示器驱动电路,该器件可静态驱动2位LED、静态驱动4位LED,只需一个地址引脚ADR,但可选择4种电平状态。SAA1064中有静态驱动控制电路,不须外部静态驱动治理。在该芯片中,ADR为地址引脚端,4个模拟电平状态对应4个引脚地址;CEXT为时钟振荡器外接电容,尺度值为2.7nF;P1-P16为段驱动输入端口,口锁存器置1时,端口状态为低电平;MX1、MX2为静态显示要领下,公共段驱动输入端,外部应用驱动晶体管。SAA1064的器件地址是0111,地址引脚只需一个,即ADR,引脚地址A2、A1、A0接纳ADR模拟电平的较量编址,ADR引脚电平为0、3/8VDD、5/8VDD 、VDD时,照顾引脚地址A2、A1、A0为000、001、010、011。

  在该系统中,两片SAA1064的ADR一个接地,一个接VDD,按图中接法,左边SAA1064的SLAW/SLAR为70H /71H,左边SAA1064的SLAW/SLAR为76H/77H。应用静态驱动要领在两片SAA1064上划分接3个LED,都接纳P1-P8口静态驱动两位LED显示,P9-P16口伶仃驱动一名LED显示。SAA1064中有5个存放器单元,划分为1个控制存放器和4个显示存放器,地址单元00H的装载内容为控制敕令COM,地址单元01H、02H、03H、04H的装载内容划分为显示段码1、显示段码2、显示段码3、显示段码4,在本系统中,只用到前3个显示段码。单片机可从芯片中读出状态字节,该状态字节只用到最高位PR。PR=1体现从上次读状态后泛起过掉落落电和加电,读状态字节后,PR清“0”。单片机也可向芯片写上天址字节、指令字节、控制字节和数据字节,指令字节(00000SC SBSA)中的SC、SB、SA划定指令字节后的数据字节从哪个单元泉源写入,以后地址自动增量。   

  系统软件设计      

  MSP430F169中的I2C控制器是通用串行同步/异步USART焦点模块中的一部门,且只在USART0中具有I2C形式,其个体位的界说与SPI或UART形式不合。U0CTL存放器的默许值是UART形式,存放器网罗下面这些位:必须设置SYNC位才干选择SPI或I2C形式,当SWRST=1时,设置SYNC位选择SPI形式,当SYNC=1设置I2C位选择I2C形式,对USART0来讲,SYNC位和I2C位可以在一条指令中同时设置使其运转在I2C形式。


时时彩 图2  主发送法式模范模范流程图图

  MSP430F169外部的I2C模块可以运转在主发送、主吸收、从发送或从吸收要领,本应用系统为单主系统,以是单片机只运转在主发送和主吸收要领。MSP430F169单片机中用于治理I2C总线的存放器有:中止使能存放器I2CIE,中止标志存放器I2CIFG,数据量存放器I2CNDAT,通用串行同步/异步模块存放器U0CTL,发送控制存放器I2CTCTL,数据控制存放器I2CDCTL,分频计数存放器I2CPSC,时钟高电平存放器I2CSCLH,时钟低电平存放器I2CSCLL,数据存放器I2CDR,主地址存放器I2COA,从地址存放器I2CSA,中止向量存放器I2CIV。在主运转形式中,发送和接出操作主要由I2CRM、I2CSTT、I2CSTP三个位来控制,这三个位都是发送控制存放器I2CTCTL中的位,其中I2CRM是循环重复形式控制位,其为0体现由I2CNDAT界说发送的字节数,其为1体现发送的字节数由软件控制,I2CNDAT不用。

  I2CSTT是启动发送控制位,其设置为1用来启动数据发送,一旦数据传送泉源,这个位自动清零。I2CSTP是阻拦发送控制位,这个职位1体现阻拦数据发送,一旦数据发送阻拦,该位自动清零。在主发送形式中,一旦从地址字节和读写偏向位发送以后,经由历程设置I2CTRX=0便可进入主吸收形式。主发送法式模范模范流程图如图2所示,主吸收法式模范模范流程图如图3所示。  


时时彩 图3  主吸收法式模范模范流程图

  结语      

  由于把I2C总线手艺引入到系统设计中,使该系统硬件电路变得异常质朴,同时应用新型16位微处置赏罚赏罚器MSP430F169构玉成部控制系统的焦点,因其自带I2C接口,使系统的软件编程也较量质朴,是以不掉落为一种优胜的系统设计妄图。
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