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AVR系列的單片機內部集成了TWI(Two-wire SerialInterface)總線(xiàn)。該總線(xiàn)具有I2C總線(xiàn)的特點(diǎn)，即接線(xiàn)簡(jiǎn)單，外部硬件只需兩個(gè)上拉電阻，使用時(shí)鐘線(xiàn)SCL和數據線(xiàn)SDA就可以將128個(gè)不同的設備互連到一起；而且支持主機和從機操作，器件可以工作于發(fā)送器模式或接收器模式，數據傳輸率高達400 kHz。正因為T(mén)WI總線(xiàn)具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，因此受到了使用者的青睞。 由于該總線(xiàn)與傳統的I2C總線(xiàn)極其相似。因此不少人誤以為T(mén)WI總線(xiàn)就是I2C總線(xiàn)，其實(shí)這只是一種簡(jiǎn)單化的理解。TWI總線(xiàn)是對I2C總線(xiàn)的繼承和發(fā)展。它定義了自已的功能模塊和寄存器，寄存器各位功能的定義與I2C總線(xiàn)并不相同；而且TWI總線(xiàn)引入了狀奩寄存器，使得TWI總線(xiàn)在操作和使用上比I2C總線(xiàn)更為靈活。在實(shí)際應用上，由于大部分單片機內部沒(méi)有集成I2C總線(xiàn)，因此單片機的控制是通過(guò)模擬I2C總線(xiàn)的時(shí)序來(lái)完成其操作的。 AVR系列的單片機內部集成了TWI總線(xiàn)，而且其用法也比I2C更為靈活。本文結合一個(gè)實(shí)例對TWI總線(xiàn)的內部模塊、工作時(shí)序和工作模式進(jìn)行了詳細介紹，目的在于正確區分TWI總線(xiàn)和傳統的I2C總線(xiàn)，對如何正確使用TWI總線(xiàn)編程也具有現實(shí)的指導意義。 1 TWI內部模塊 TWI內部由總線(xiàn)接口單元、比特率發(fā)生器、地址匹配單元和控制單元等幾個(gè)子模塊組成。引腳的輸出驅動(dòng)器包含一個(gè)波形斜率限制器以滿(mǎn)足TWI規范；引腳的輸入部分包含尖峰抑制單元，以去除小于50ns的毛刺�？偩�(xiàn)接口單元包括數據與地址寄存器TWDR、START／STOP控制器和總線(xiàn)仲裁判定硬件電路。比特率發(fā)生器單元用來(lái)控制TWI工作于主機模式時(shí)時(shí)鐘信號SCL的周期，具體由TWI狀態(tài)寄存器TWSR的預分頻系數以及比特率寄存器TWBR設定；當TWI工作于從機模式時(shí)，無(wú)需對比特率或預分頻進(jìn)行設定。地址匹配單元將檢測從總線(xiàn)上接收到的地址是否與TWAR寄存器中的7位地址相匹配�？刂茊卧O視TWI總線(xiàn)，根據TWI控制寄存器TWCR的設置作出相應的響應。 2 TWI的工作時(shí)序 TWT接口是面向字節和基于中斷的。所有的總線(xiàn)事件(例如接收到一個(gè)字節或發(fā)送一個(gè)START信號等)，都會(huì )產(chǎn)生一個(gè)TWI中斷。由于TWI接口是基于中斷的，因此TWI接口在字節發(fā)送和接收過(guò)程中，不需要應用程序干預。TWCR寄存器的TWI中斷允許TWTE位和SREG寄存器的全局中斷允許一起決定應用程序是否響應TWINT標志位產(chǎn)生的中斷請求。如果TWIE被清零，則應用程序只能采用輪詢(xún)TWINT標志位的方法來(lái)檢測TWI總線(xiàn)狀態(tài)；如果TWINT標志位被置位，則表示TWI接口完成了當前的操作，等待應用程序響應。在這種情況下，TWI狀態(tài)寄存器TWSR包含了當前TWI總線(xiàn)的狀態(tài)值。應用程序可讀取TWCR的狀態(tài)碼，判別此時(shí)的狀態(tài)碼是否正確，并通過(guò)設置TWCR與TWDR寄存器來(lái)決定下一個(gè)TWI總線(xiàn)周期TWI接口應如何工作。 3 TWI的工作模式 TWI可以工作于4種不同的模式，即主機發(fā)送模式(MT)、主機接收模式(MR)、從機發(fā)送模式(ST)和從機接收器模式(SR)。即使同一應用程序也可以使用幾種模式。例如，TWI可用MT模式向TWI的EEPROM寫(xiě)入數據，用MR模式從EEPROM讀取數據。如果系統中有其他主機存在，則它們可能給TWI發(fā)送數據，此時(shí)可以用SR模式。由應用程序決定采用何種模式。由于在實(shí)際使用過(guò)程中，多使用主機發(fā)送模式，所以只對主機發(fā)送模式作詳細介紹，其它模式下格式和狀態(tài)可以依此類(lèi)推。 在主機發(fā)送模式下，主機向從機發(fā)送數據。為了進(jìn)入主機模式，必須先發(fā)送START信呼；緊接著(zhù)的地址包格式?jīng)Q定是進(jìn)入MT或MR模式。如果發(fā)送SLA+W，則進(jìn)入MT模式；如果發(fā)送SLA+R，則進(jìn)入MR模式。 4 TWI的編程實(shí)例 下面將通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何在實(shí)際應用中對TWl進(jìn)行編程。本程序的主要功能是向PCA9554中寫(xiě)入數據，若錯誤則返回一1；否則返回O。其中參數command為命令字節，data為要寫(xiě)入的數據。 5 結論 AVR系列單片機內部有可編程Flash，自帶EEPROM，支持JTAG接口片內調試和對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程，因此成為眾多單片機芯片的首選。同時(shí)，AVR系列單片機內部集成有TWI接口，彌補了其他型號單片機依靠時(shí)序模擬完成I2C芯片工作的缺陷。本文通過(guò)對TWI總線(xiàn)的詳細介紹，旨在介紹一種對TWI總線(xiàn)進(jìn)行編程的方法，對TWI的正確使用具有現實(shí)的指導意義。 |
