单总线、IIC、SPI接口详解（一）

相信大家在初次接触到单片机的时候，会发现有很多种类的外围设备。如温湿度传感器、时钟芯片、陀螺仪等等。在面对这么多种类型的设备时，很多人都会有种无从下手的感觉。并且一开始也并不知道单片机是怎么把传感器的数据读出来， 也不知道怎么去驱动设备。下面就给大家说说这些接口。

一.单总线

1、采用单总线的设备有非常具有代表性的温度传感器DS18B20以及温湿度传感器DHT11。顾以名思义单总线即只有单根信号线，该线即传输数据也传输时钟，并且数据传输也为双向。此处与spi、i2c以及串口不同。采用这种形式可以节省io口，并且简单。

我们通过DHT11的时序来讲讲单总线的机制以及编程方法。

①总线空闲时，总保持高电平。

②总线都先由主机拉低一段时间（需让从机能够检测到起始信号）在拉高，等待从机响应。

③从机发送低电平响应信号，从机拉高总线电平，表示准备输出

④从机发送信号，主机读取从机信号。

⑤结束后，继续保持总线为高电平

下图为单片机与DHT11通讯过程图

单片机与DHT11通讯过程图

2、接下来是从机如何表示每bit，信号1与信号0的表示。

在DHT11中，每一bit数据都先以50us的低电平开始，高电平的时间长短来确定该数据位为1或0。

信号0的表示方法如下图，开始以50us的低电平，26-28us的高电平组合表示信号0.

信号0与1的表示

信号1的表示如下图所示。同样以50us的低电平开始，70us的高电平组合表示信号1.

信号0与1的表示

3、DHT11的数据，共计40bits。由湿度整数部分8bit+湿度小数部分8bit+温度整数部分8bit+温度小数部分8bit+校验8bit（和校验）。

（两点注意：①目前小数部分为0，所以只有整数部分有效  ②其他很多传感器采用高8bit+低8bit再除以100表示温湿度与此处不同）

示例： 0011 0001             0000 0000           0001 0110           0000 0000         0100 0111

湿度整数部分       湿度小数部分       温度整数部分       温度小数部分         和校验

00110001=31H=49%

00010110=16H=22℃

01000111=47H=71    和校验正确，代表数据正确可靠。即温度22℃，湿度49%。

4、程序部分

  1. sbit DHTbus=P1^0;
  3. void  readBus(void)
  4.       {
  5.     u8 i;
  6.         for(i=0;i<8;i++)
  7.         {
  8.            U8FLAG=2;
  9.         while((!DHTbus)&&U8FLAG++);
  10.         Delay_10us();
  11.         Delay_10us();
  12.         Delay_10us();
  13.         U8temp=0;
  14.         if(DHTbus)U8temp=1;
  15.         U8FLAG=2;
  16.         while((DHTbus)&&U8FLAG++);
  17.         //超时则跳出for循环          
  18.         if(U8FLAG==1)break;
  19.         //判断数据位是0还是1                   
  20.         // 如果高电平高过预定0高电平值则数据位为 1             
  21.         U8busdata<<=1;
  22.           U8busdata|=U8temp;        //0
  23.          }
  24.     }
  26. void DHT11(void)
  27.     {
  28.        //主机拉低18ms 
  29.         DHTbus=0;
  30.        Delay(180);
  31.        DHTbus=1;
  32.        //总线由上拉电阻拉高 主机延时20us
  33.        Delay_10us();
  34.        Delay_10us();
  35.        Delay_10us();
  36.        Delay_10us();
  37.        //主机设为输入 判断从机响应信号 
  38.        DHTbus=1;
  39.        //判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出，响应则向下运行      
  40.        if(!DHTbus)         //T !      
  41.        {
  42.        U8FLAG=2;
  43.        //判断从机是否发出 80us 的低电平响应信号是否结束     
  44.        while((!P2_0)&&U8FLAG++);
  45.        U8FLAG=2;
  46.        //判断从机是否发出 80us 的高电平，如发出则进入数据接收状态
  47.        while((P2_0)&&U8FLAG++);
  48.        //数据接收状态         
  49.        readBus();
  50.        U8RH_data_H_temp=U8busdata;
  51.        readBus();
  52.        U8RH_data_L_temp=U8busdata;
  53.        readBus();
  54.        U8T_data_H_temp=U8busdata;
  55.        readBus();
  56.        U8T_data_L_temp=U8busdata;
  57.        readBus();
  58.        U8checkdata_temp=U8busdata;
  59.        DHTbus=1; //释放总线
  60.             //数据校验      
  61.        U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp);
  62.        if(U8temp==U8checkdata_temp)
  63.        {
  64.              U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp;
  65.              U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp;
  66.           U8T_data_H=U8T_data_H_temp;
  67.              U8T_data_L=U8T_data_L_temp;
  68.              U8checkdata=U8checkdata_temp;
  69.        }
  70. }
  71. }

由于DHT11对延时有要求，所以单片机的延时函数需要大致计算一下时间，确保每次延时都能在DHT11的规定范围内。

印象中有挺多学弟学习51时，在初次使用DHT11的时候，拿到官方或者别人写好的例程就往单片机里面烧写，发现确实能够得到数据，以为这样就大功告成。

没曾想之后的项目中使用了功能更加齐全的12C5a60s2，同样的例程烧写到单片机里面时，发现程序没有用了。绞尽脑汁都觉得是单片机或者DHT11出了问题。

但其实主要还是没有弄清楚DHT11的时序，以及单片机的延时。在实际测试中，相同的以下程序

  1. void Delay(U16 j)
  2.      {
  3.      u8 i;
  4.         for(;j>0;j--)
  5.          {
  6.  for(i=0;i<27;i++);
  7.        }
  8.      }

STC89C52RC与STC12C5A60S2要相差很多，用示波器测出的结果大致为12C5A要比89C52RC快上3-5倍。这也就导致了在普通51单片机上面能正常运行，但是换上12C5A就毫无作用的原因了。

 

注：文章转自电子芯客吧，感觉本篇文章对单总线、IIC、SPI接口的讲解很详实，在菠菜园为大家分享一下。

  • 版权声明： 本文源自 电子芯客吧， 于5年前，由整理发表，共 3096字。
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