基于I2C总线的单主多从单片机之间的通信

　　1 引言

　　随着单片机控制系统的不断扩大以及控制功能不断增多，有限的单个单片机通用I/O口已不能满足同一系统中控制多个受控对象需要，随着FC总线研究的深入，用I2C总线扩展单片机I/O口的方法在全自动、半自动仪器的开发领域得到了广泛应用，本文介绍了一个测试系统通过FC总线扩展I/O口实现了系统的多个功能。给出了系统的硬件连接以及Atmega128与三个Atmega168之间的软件通信流程图。

　　2 系统的硬件结构

　　图1是作者所研究的测试系统的整体框图，本系统中主要芯片PHILIPS公司的LPC2292，在此系统中键盘上其中三个按钮分别控制三个电机，系统的主要功能是LPC2292将扫描到的键盘信息发给Atmega128单片机，Atmega128单片机通过I2C总线寻址Atmega168，并向被寻址的Atmega168发送电机控制命令，最后，电机根据Atmega168控制策略正常运行。电机启动同时，数据采集模块也开始正常运行，数据采集模块把采到数据送到LPC2292的A/D转换接口，然后将ADC输出的数据发送到LCD。系统中的拨码开关用于设置相应的Atmega168单片机的地址，当单片机Atmega128接收到LPC2292发来的控制命令时，通过I2C总线寻址Atmega168，当某个Atmega168的地址与Atmega128广播地址相同时，它就开始根据Atmega128发送的命令控制电机开始工作。

图1基于I2C总线的I/O扩展框图

　　3 I2C总线

　　I2C总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行数据传输总线，软、硬件协议十分巧妙，2根线(SDA，SCL)HP可实现完善的全双工同步数据传送，能够十分方便地构成单主系统或多主系统和外同器件扩展系统。不过，多主系统(即系统中有多个I2C总线接口的单片机)会出现多主竞争的复杂状态。I2C器件是把I2C的协议植入器件的I/O接口，使用时器件直接挂到I2C总线上，这一特点给用户在设计应用系统时带来了极大的方便。I2C器件无须片选信号，是否选中是由主器件发出的I2C从地址决定的。

　　所有挂到I2C总线的外围器件，各自都有一个唯一确定的地址。任何时刻总线上只有一个主控器件对总线实行控制权，分时实现点对点的数据传送。I2C总线上所有外闱器件都有规范的器件地址，器件地址由7位组成，它和1位方向位(R/W)构成了I2C总线器件的寻址字节SLA，格式如下：

　　器件地址(A6，A5，A4，A3)是I2C总线外围接口器件同有的地址编码(4位或5位)，器件出厂时已固化好。引脚地址(A2，A1，A0)和器件在电路中的实际接法有关(地址线、电源或地)，形成地址数据。数据方向位(R/W)规定了总线上的主节点对从节点的数据传送方向，当(R/W)位置1时接收，当(R/W)为0时发送。图1中的拨码开关设置了从单片机Atmega168的地址，也就是从机地址的低三位(A2，AI，A0)，当某个拨码开关的某个开关闭合时，相应的地址位为零，否则相应位为1，因此可以通过拨码开关上开关的状态来设定从单片机Atmega168的地址，比如某个拨码开关与A0、A2位对应的开关闭合，与Al对应的开关断开，那么这个单片机地址的低三位为010。

　　4 I2C通信的流程图

　　根据I2C总线的传输协议规范和硬件连接，作者给出了如图2和图3基本程序流程图和部分程序。开发语言为c语言，与汇编语言相比，可以提高软件的执行速度。

图2 I2C主机发送程序框图

图3 从机接收流程图