采用模拟I2C总线技术实现AD9883的初始化设计
日期：2006-4-30 10:18:25 来源：本文摘自《PLC&FA》
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AD9883(以下简称AD)为美国Analog Devices公司生产的3路8位模数转换器件，最大转换率达140MS/s(百万次采样/每秒),多用于捕获个人计算机或工作站的RGB信号。近年来，在视频信号处理领域得到广泛的应用。AD内含25个寄存器00H-18H(其中00H、14H为只读，15H-18H为备用，其余为可读写)，用来对AD进行初始化和控制。针对不同的应用环境，这些寄存器需写入相应的值，才能使AD正常工作。AD的初始化是其工程应用的前提。AD初始化过程依靠AD9883的SDA(Pin 57)和SCL(Pin 56)引脚进行，时序符合I2C总线的时序标准。我们可直接采用带有I2C总线接口的单片机对AD进行初始化，但是目前带有I2C总线接口的单片机数量较少并且价格普遍较高。对于不带I2C总线接口的单片机，我们可以采用模拟I2C总线技术使用其普通I/O口来模拟I2C总线时序，实现对外围器件的读、写操作。对于单主系统(只有一个主控器件)，目前已经设计出模拟I2C总线的通用软件包[6]，通用软件包由信号模拟子程序STA、STOP、MACK、MNACK和通用子程序CACK、WRBYT、RDBYT、WRNBYT、RDNBYT共9个子程序组成。用单片机的I/O口模拟I2C总线数据传送时，可以直接调用这些通用软件包，本文只介绍模拟I2C总线的应用程序设计方法。
I2C是Philips公司推出的芯片间串行传输总线，以两根连线(SDA和SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，具有规范完整、结构独立和使用简单等特点。I2C总线的时钟线SCL和数据线SDA均为双向传输线。数据线上每传输一位数据都要求时钟线上有1个时钟脉冲与其相对应。
I2C总线数据传送包括三种重要的时序状态起始信号、终止信号和应答信号:
(1) 起始信号:在时钟线保持高电平期间，数据线出现由高电平向低电平变化时启动I2C总线;
(2) 终止信号:在时钟线保持高电平期间，数据线出现由低电平向高电平变化时停止I2C总线;
(3)应答信号:I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号，应答信号在第9个时钟位上出现，接收器输出低电平为应答信号(A)，输出高电平则为非应答信号(/A)。图1为I2C总线的起始信号和终止信号。
图1 I2C总线的起始信号和终止信号
按照总线规约，起始信号表示一次数据传送的开始，其后为从器件地址SLA(读为SLAR、写为SLAW)，从器件地址由高7位地址和最低1位方向位组成，方向位表明主控器件与被控器件数据传送的方向，为“0”时表示主控器件对被控器件的写操作，为“1”时表示主控器件对被控器件的读操作。从器件地址后是按指定读、写操作的数据字节和应答位。数据传送完成后主控器件发送停止信号。
现有某工程实例，使用AD捕获计算机RGB三路视频信号，根据初始化要求，需分别向01H-13H各寄存器写入数据AFH、D0H、E8H、F8H、40H、2CH、D0H、D0H、D0H、D0H、80H、80H、80H、60H、4EH、B8H、20H、FFH、FFH。我们采用单片机AT89C2051来实现AD的初始化。
AT89C2051内部共有15条I/O线，选择I/O口P1.6和P1.5来模拟I2C总线接口。在这里，AT89C2051为单主控器件，AD9883为从器件。对于AD9883，如果PCB电路设计中的A0引脚(Pin 55)接电源(VCC)，则从器件地址SLA=“1001101”;若A0引脚接地(GND)，则SLA=“1001100”。实际系统中A0引脚接地，所以写操作时SLAW=“10011000”，读操作时SLAR=“10011001”;另外需要注意的是，因为AT89C2051用来存放程序的闪速存储器大小为2KB。所以在进行内存分配的时候所有指令的目的地址必须落在000H-7FFH范围内。
3.1 应用程序设计
为了软件仿真方便，先读取所有的AD寄存器的初始值,然后往寄存器里写入指定的数据，写入完成后，再读出寄存器的值，看数据是否成功写入。
1 引言
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AD9883(以下简称AD)为美国Analog Devices公司生产的3路8位模数转换器件，最大转换率达140MS/s(百万次采样/每秒),多用于捕获个人计算机或工作站的RGB信号。近年来，在视频信号处理领域得到广泛的应用。AD内含25个寄存器00H-18H(其中00H、14H为只读，15H-18H为备用，其余为可读写)，用来对AD进行初始化和控制。针对不同的应用环境，这些寄存器需写入相应的值，才能使AD正常工作。AD的初始化是其工程应用的前提。AD初始化过程依靠AD9883的SDA(Pin 57)和SCL(Pin 56)引脚进行，时序符合I2C总线的时序标准。我们可直接采用带有I2C总线接口的单片机对AD进行初始化，但是目前带有I2C总线接口的单片机数量较少并且价格普遍较高。对于不带I2C总线接口的单片机，我们可以采用模拟I2C总线技术使用其普通I/O口来模拟I2C总线时序，实现对外围器件的读、写操作。对于单主系统(只有一个主控器件)，目前已经设计出模拟I2C总线的通用软件包[6]，通用软件包由信号模拟子程序STA、STOP、MACK、MNACK和通用子程序CACK、WRBYT、RDBYT、WRNBYT、RDNBYT共9个子程序组成。用单片机的I/O口模拟I2C总线数据传送时，可以直接调用这些通用软件包，本文只介绍模拟I2C总线的应用程序设计方法。
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2 I2C总线传输协议简介[4]
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I2C是Philips公司推出的芯片间串行传输总线，以两根连线(SDA和SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，具有规范完整、结构独立和使用简单等特点。I2C总线的时钟线SCL和数据线SDA均为双向传输线。数据线上每传输一位数据都要求时钟线上有1个时钟脉冲与其相对应。
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I2C总线数据传送包括三种重要的时序状态起始信号、终止信号和应答信号:
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(1) 起始信号:在时钟线保持高电平期间，数据线出现由高电平向低电平变化时启动I2C总线;
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(2) 终止信号:在时钟线保持高电平期间，数据线出现由低电平向高电平变化时停止I2C总线;
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(3)应答信号:I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号，应答信号在第9个时钟位上出现，接收器输出低电平为应答信号(A)，输出高电平则为非应答信号(/A)。图1为I2C总线的起始信号和终止信号。
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图1 I2C总线的起始信号和终止信号
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按照总线规约，起始信号表示一次数据传送的开始，其后为从器件地址SLA(读为SLAR、写为SLAW)，从器件地址由高7位地址和最低1位方向位组成，方向位表明主控器件与被控器件数据传送的方向，为“0”时表示主控器件对被控器件的写操作，为“1”时表示主控器件对被控器件的读操作。从器件地址后是按指定读、写操作的数据字节和应答位。数据传送完成后主控器件发送停止信号。
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3 AD的初始化设计
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现有某工程实例，使用AD捕获计算机RGB三路视频信号，根据初始化要求，需分别向01H-13H各寄存器写入数据AFH、D0H、E8H、F8H、40H、2CH、D0H、D0H、D0H、D0H、80H、80H、80H、60H、4EH、B8H、20H、FFH、FFH。我们采用单片机AT89C2051来实现AD的初始化。
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AT89C2051内部共有15条I/O线，选择I/O口P1.6和P1.5来模拟I2C总线接口。在这里，AT89C2051为单主控器件，AD9883为从器件。对于AD9883，如果PCB电路设计中的A0引脚(Pin 55)接电源(VCC)，则从器件地址SLA=“1001101”;若A0引脚接地(GND)，则SLA=“1001100”。实际系统中A0引脚接地，所以写操作时SLAW=“10011000”，读操作时SLAR=“10011001”;另外需要注意的是，因为AT89C2051用来存放程序的闪速存储器大小为2KB。所以在进行内存分配的时候所有指令的目的地址必须落在000H-7FFH范围内。
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3.1 应用程序设计
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为了软件仿真方便，先读取所有的AD寄存器的初始值,然后往寄存器里写入指定的数据，写入完成后，再读出寄存器的值，看数据是否成功写入。
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