MSP430模拟IIC通讯的弊端与改进

只看该作者 · 2013-6-24 11:44

本帖最后由 witant 于 2013-6-24 11:46 编辑

IIC 即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线），这种总线类型是由菲利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实施数据传输的控制源。现在许多器件如A/D转换、E2PROM等都采用IIC接口，若电路设计时受到引脚或其它原因的限制，则多会采用模拟IIC的方式与其通讯。但常见的模拟IIC通讯机制在电气特性上存在弊端，本文就对模拟IIC通讯的常见用法进行分析。

标准IIC中SCL时钟引脚和SDA数据引脚为漏极开路输出，因此均应接上拉电阻。由于一般应用中只有单片机一个主机，因此SCL引脚可用推挽输出代替。针对SDA引脚，同样应设置成不具有驱动能力的开漏输出，但部分MSP430引脚无开漏输出模式，因此常见的做法是在输出数据时将SDA引脚设置成输出模式、读取数据时再将其设置为输入模式。

该方法的弊端在于当MSP430发送一个完整的字节后，相应芯片会拉低SDA，即回复一个ACK信号，而此时MSP430的SDA引脚还没有及时切换为输入状态，若单片机输出为高电平，则会与器件发出的ACK信号冲突，即发生“短路”现象，如图所示，那个不高不低的电平就是冲突信号。

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注：左图中上方波形为SCL引脚电压

下方波形为SDA引脚电压
这样会对器件及周边电路产生不良影响，最明显的现象是对供电能力不强的电路产生电压波动现象，引脚驱动能力越强，电压波动越明显。如图所示：

注：图中上方波形为芯片电源电压

下方波形为SDA引脚电压

为避免上述弊端，可以利用MSP430引脚在输入状态下为高阻态这一特性来改进：在需要输出高电平时将SDA脚设置为输入状态，此时由于上拉电阻，总线为高电平；需要输出低电平时将SDA设置为输出状态并将输出寄存器设置为输出低电平即可，这样既可以正常通讯又能够避免总线短路的问题。

假设采用P1.0作为IIC通讯的时钟脚，P2.0作为IIC通讯的数据脚，则初始化函数为：

void Init_IIC(void)

{

P1DIR |= BIT0;

P1OUT |= BIT0;