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標題: 關于51單片機模擬串行通信協議波形的探討 [打印本頁]

作者: Kituro 時間: 2022-1-23 22:23
標題: 關于51單片機模擬串行通信協議波形的探討
本帖最后由 Kituro 于 2022-1-25 01:17 編輯

void I2C_SendOneByte(unsigned char TxValue)
{
unsigned char i, k;
for(i=0; i<8; i++)
{
TxValue <<= 1; //Data is transferred with MSB first.
k = CY;
SDA = k; //If MSB is 1, the Carry Flag (CY) will be set to 1 after left logical shift, and vice versa.
delay();
SCL = 1;
delay();
SCL = 0;
}
}

復制代碼

使用以上程序發送數據, 波形如下:(端口懸空未連接設備, 探頭衰減10X)
單片機型號STC8A8K64S4A12, 輸出為準雙向口(傳統8051模式),啟用內部4.1K上拉電阻, IO模式圖:

可以看到, 波形有三個階梯(欠幅), 最下方的波形為0V, 中間的波形為約為2.5v, 最高的波形就是高電平5v
這是為什么? 為什么波形會欠幅?

我有想過可能是變量移位, 取數據等消耗了時間, 但如果這樣也不應該欠幅啊, 為什么會有一個2.5v的電壓出現?

為什么發送數據的波形會出現欠幅現象?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
今天又用Keil的debug功能調試了一下程序, 發現一個問題:先上匯編程序:

整個字節的發送過程太過繁瑣, 這里精簡一下, 只考慮發送一個bit的情況, 當發送"1"(即高電平)時
當程序運行到SDA = 1時, 輸出波形沒有預想中被拉高到5v, 反而處于2.5v左右的不確定狀態, 有較大波動

但當程序運行至"SCL = 0"處時, SDA才被穩定拉高至5V

整個發送中, 以上過程不斷循環, 最終導致了波形產生欠幅現象

綜上, 我最搞不清楚的一點是:為什么執行SDA = 1之后SDA管腳會處于不確定狀態? 而在執行完與SDA毫不相干的"SCL = 0"語句后SDA又被拉高?
是上拉電阻的原因嗎? 但如果是因為沒有上拉電阻的話, SDA又為什么能被拉高到5V呢?
本人百思不得其解, 如若得君相助, 定感激不盡!

51hei圖片_20220123222634.jpg (3.2 MB, 下載次數: 36)

作者: 188610329 時間: 2022-1-24 00:06
首先，如果是發送 0xff
方法1 是正確發送的，
方法2 發送出去是0xfe

其次，哪種方法簡單，你是你以為你看上去覺得簡單，而是單片機實際運行起來簡單。很明顯，單片機執行方法1才是最簡單的。

最后， CY 是PSW里的一個位沒錯，但是就指令來講，他是直接操作的C寄存器。也是C語言方式下，操縱C寄存器的唯一方式。
從字節中提取位，無論如何都是避不開C寄存器的，所以，直接從C寄存器取值是最理想的一種方式，即便你把C語言代碼整的再怎么好看，最后還是要把位變量移到C寄存器然后再從C寄存器賦值給IO，你可以編譯后看看編譯后的指令，最終還是需要 MOV xxx,C 來給IO賦值。

作者: AAA_MCU 時間: 2022-1-24 01:03

法2 發送的數據不對的，需要先發送再移位

作者: Kituro 時間: 2022-1-24 11:26

AAA_MCU 發表于 2022-1-24 01:03
法2 發送的數據不對的，需要先發送再移位

感謝, 這一點沒想到!

作者: Kituro 時間: 2022-1-24 11:26

188610329 發表于 2022-1-24 00:06
首先，如果是發送 0xff
方法1 是正確發送的，
方法2 發送出去是0xfe

明白了! 學好匯編還是很重要的, 那為什么波形會呈現階梯狀呢?

作者: c00156155 時間: 2022-1-24 12:15
你這個電路是什么樣子呢，I2C上有掛什么器件嗎

作者: Kituro 時間: 2022-1-24 13:01

c00156155 發表于 2022-1-24 12:15
你這個電路是什么樣子呢，I2C上有掛什么器件嗎

沒有, 我把SDA映射到P1.4, SCL映射到P1.5, 全部懸空沒有掛設備, 我示波器探頭開的1X, 輸入阻抗相對小, 直接測量P1.5管腳

作者: 188610329 時間: 2022-1-24 13:30

Kituro 發表于 2022-1-24 13:01
沒有, 我把SDA映射到P1.4, SCL映射到P1.5, 全部懸空沒有掛設備, 我示波器探頭開的1X, 輸入阻抗相對小, 直 ...

如果你是 89C51 的話，模擬IIC通信，應當接在P0總線，并且4.7K上拉。
如果是增強型51的話，應該開啟IO的開漏模式，并且4.7K上拉。

用準雙向口驅動 IIC設備比較容易發生欠幅問題，因為準雙向口的內部弱上拉(約50K)和IIC器件內部的弱下拉(約50K)，剛好可以形成一個1/2分壓電壓。

作者: Kituro 時間: 2022-1-24 21:17

188610329 發表于 2022-1-24 13:30
如果你是 89C51 的話，模擬IIC通信，應當接在P0總線，并且4.7K上拉。
如果是增強型51的話，應該開啟IO ...

非常感謝您的回復! 我的帖子更新了一下, 有更詳細的描述, 請您看一下, 謝謝!

作者: 人工置頂員 時間: 2022-1-25 19:26
頂一下

作者: 188610329 時間: 2022-1-26 03:37

Kituro 發表于 2022-1-24 21:17
非常感謝您的回復! 我的帖子更新了一下, 有更詳細的描述, 請您看一下, 謝謝!

幾點，
首先，代碼過于復雜，
你不需要  k = CY; 然后  SDA = k;
而是應該直接  SDA = CY;

之前回復我已經有說，準雙向模式，會在  弱上拉極弱上拉之間切換，所以，是不穩定的，IIC器件都是有內部下拉的，所以IO口，最好是開漏模式 + 4.7K上拉，既然你用的是 STC8系列，那么，你也不需要改電路，他是內置有 4.7K上拉的。你翻一下手冊，把內置4.7K上拉打開，然后，用開漏模式驅動，應該就能解決這個問題了。

作者: Kituro 時間: 2022-1-26 16:36

188610329 發表于 2022-1-26 03:37
幾點，
首先，代碼過于復雜，
你不需要 k = CY; 然后 SDA = k;

非常感謝幫助, 這個變量k是我在調試的時候用來追蹤SDA狀態用的, 實際應用不會這么寫
使用P1.4口輸出波形
我啟用了上拉電阻和開漏模式后仍然輸出這個波形, 還有救么?

作者: 188610329 時間: 2022-1-26 18:07

Kituro 發表于 2022-1-26 16:36
非常感謝幫助, 這個變量k是我在調試的時候用來追蹤SDA狀態用的, 實際應用不會這么寫
使用P1.4口輸出波形 ...

IIC 通信, SDA, SCL 兩個引腳都需要上拉，開漏驅動，不是說，設一個就可以的。
假如是控制 DS1307的話，連SWQ引腳都需要上拉。
你雖然SDA的波跳動，但是，很大的可能是因為CLK的上拉不足。
另外，IIC器件的VCC入口一般需要 104電容濾波，如果是類似 TM系列的LED驅動芯片，還需要10uf以上的電解電容，不然都可能造成IIC 傳輸異常。

作者: Kituro 時間: 2022-1-26 19:29

188610329 發表于 2022-1-26 18:07
IIC 通信, SDA, SCL 兩個引腳都需要上拉，開漏驅動，不是說，設一個就可以的。
假如是控制 DS1307的話 ...

好吧, 謝謝您的指點!

作者: yibinjun 時間: 2022-1-26 22:34
你可以在輸出時把SDA設置成推挽模式；在讀取數據時設置成IO口模式（如果內部上拉電阻足夠小的話）；最好外部上拉電阻要接上

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