摘    要：I2C总线是Philips公司推出的芯片间串行传输总线。目前，已有不少大电气公司半导体厂商推出了不少带有I2C总线接口的单片机。本文介绍一种利用Philips公司生产的P87LPC764单片机作为I2C总线控制器与I2C总线显示器件SAA1064构成的I2C显示电路，并给出相应的程序清单。  

关键词：I2C总线  P87LPC764单片机  SAA1064  显示电路

I2C总线是Philips公司推出的芯片间串行传输总线。它以串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）2根连线实现了完善的全双工同步数据传送，可以极方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。关于I2C总线的结构和工作原理详见参考文献1。

一、P87LPC764单片机I2C总线接口

P87LPC764是Philips公司生产的一种小封装、低成本、高性能的单片机（有关它的详细介绍见参考文献2）。它采用80C51加速处理器结构，片内带有支持I2C总线的硬件接口。当激活I2C总线时，P87LPC764端口1中的P1.2与P1.3分别作为SCL和SDA行使I2C总线功能。其I2C总线由3个特殊功能寄存器控制，这3个寄存器为I2C控制寄存器I2CON、I2C配置寄存器I2CFG和I2C数据寄存器I2DAT。各寄存器格式和位含义参见本刊第5期第36页。

二、I2C总线显示器件SAA1064

1.引脚功能

SAA1064是I2C总线系统中典型的LED驱动控制器件，为双极型集成电路，有2×8位输出驱动接口，可静态驱动2位或动态驱动4位8段LED显示器。SAA1064的器件地址为0111，其引脚地址端ADR按输入电平大小将A1A0编为4个不同的从地址，故在1个I2C总线系统中最多可以挂接4片SAA1064，实现16位LED显示。SAA1064为24脚双列直插封装，其引脚排列如图1所示。

        ADR  寻址端，SAA1064通过对该脚输入不同的模拟电压，以确定其不同的地址。SAA1064规定输入该脚的电压值为VEE、（3/8）Vcc、（5/8）Vcc及Vcc时，分别对应十六地地址70H、72H、74H、76H（写操作）或71H、73H、75H、77H（读操作）。

CEXT  时钟振荡器的外接电容，典型值为2.7nF。

P1～P8  段驱动输出端口1。P1为最低位，P8为最高位。

P9～P16  段驱动输出端口2。P9为最低位，P16为最高位。

MX1、MX2  动态显示方式时的公共极驱动信号输出端，用以切换两对数码管轮流显示。

SDA、SCL  I2C总线的数据线和时钟线。

2.数据操作格式

SAA1064除了与LED驱动控制相关的写操作外，还有能反映系统上电标志的读操作。SAA1064的读操作状态字节的读出操作，其状态字节仅最高位有意义，定义为PR。上电后PR为"1"，在对其进行读状态字节操作后清零。因此，PR=1表示从上次读状态后出现过掉电和加电。利用这一功能，在系统中可作为冷热启动标志。

（1）数据的输入操作

SAA1064的显示驱动控制只需要I2C总线对其进行写入操作，即按照子地址（SUBADR）写入控制命令字节及显示器的段码数据即可，其数据操作格式如下：

S  SLAW  A  SUBADR  A  COM  A  
data1  A  data2  A  data3  A  data4  A  P  

SLAW为SAA1064的地址。

SUBADR为SAA1064片内地址单元首址。

COM为SAA1064的控制命令。

data1～data4为动态显示方式的4个LED显示器的共阴极段选码。

（2）子地址单元

SAA1064片内有5个地址单元，占用了3位地址位（SC、SB、SA），分别用于装入控制字节和4个显示段码，具体地址分配如表1所列。由于SAA1064写操作具有地址自动加1功能，故在数据操作格式的写入顺序中，SUBADR应为00H。

0  0  0  0  SA  SB  SC  单元地址  功        能  
0  0  0  0  0  0  0  00H  控制寄存器  
0  0  1  01H  数字位1  
0  1  0  02H  数字位2  
0  1  1  03H  数字位3  
1  0  0  04H  数字位4  
1  0  1  05H  保留不用  
1  1  0  06H  保留不用  
1  1  1  07H  保留不用  

（3）控制命令COM格式

SAA1064具有较强的控制功能，能实现亮度控制，显示器测试，动、静态及位亮、暗显示。这些控制命令集中设置在控制寄存器中。控制命令（COM）格式如下：

-  C6  C5  C4  C3  C2  C1  C0  

C0  动态、静态显示选择，C0=1动态显示。

C1  数码管1、3亮灭选择，C1=1选择亮。

C2  数码管2、4亮灭选择，C2=1选择亮。

C3  测试位，C3=1时所有段点亮，正常工作时该位为0。

C4、C5、C6  输出电流控制位，为1时分别对应3mA、6mA、12mA。皆为1时输出电流最大为21mA。

三、显示电路实例

图2是P87LPC764与SAA1064的接口电路实例。P87LPC764单片机采用6MHz的内部RC振荡器，访问4片SAA1064，驱动16只数码管显示，每片SAA1064的接线如图2所示。

        该应用电路是一个单主的I2C总线系统，不会出现总线竞争问题，而且数据传送操作只有主发送方式，因此，在编程过程中没有检测总线错误。在数据发送过程中，每发送1个字节，都检测应答信号，如无应答信号，建立标志位F0，程序重新开始发送数据。

以下是该I2C总线显示电路的程序清单，显示缓冲区为30H到3FH单元。

START：MOV  R0，#30H  ；显示缓冲区首地址

MOV  R1，#17H  ；SAA1064控制码

MOV  R2，#70H  ；SAA1064（1）的地址

MOV  R3，#04H  ；4片SAA1064

LOOP：ACALL  DISP

JB  F0，START  ；无应答信号重新开始

INC  R2  ；

INC  R2  ；

DJNZ  R3，LOOP  ；

┆

以下是显示子程序

DISP:CLR  F0  ;清除无应答标志

MOV  I2CFG，#30H  ；请求成为I2C总线主机

JNB  MASTER，$  ；等待成为I2C总线主机

MOV  I2CON，#1CH  ；清除起动条件

MOV  A，R2  ；取从设备地址

ACALL  SEND  ；发送从设备地址

JB  F0，DISP2  ；无应答信号转移

MOV  A，#0  ；SAA1064子地址

ACALL  SEND  ；发送子地址

JB  F0，DISP2  ；无应答信号转移

MOV  A，R1  ；取SAA1064控制码

ACALL  SEND  ；发送控制码

JB  F0，DISP2  ；无应答信号转移

MOV  R4，#04H  ；四只数码管

DISP1：MOV  A，@R0  ；取字形代码

ACALL  SEND  ；发送字形代码

JB  F0，DISP2  ；无应答信号转移

INC  R0  ；修正显示单元地址

DJNZ  R4，DISP1  ；

DISP2：ACALL  SSTP  ；发送停止位

RET  ；

；发送1个字节

SEND：MOV  R4，#8H  ；设置数据格式为8位

SENDB：MOV  I2DAT，A  ；发送数据位

RL  A  ；取下一个数据位

JNB  DRDY，$  ；等待数据准备好

DJNZ  R4，SENDB  ；

MOV  I2CON，#0A0H  ；转换为接收模式

JNB  ATN，$  ；等待应答信号

JNB  RDAT，SENDE  ；是应答位吗？

SETB  F0  ；建立无应答信号标志

SENDE：RET  ；

；发送停止位

SSTP：CLR  MASTRQ  ；取消主机位置

MOV  I2CON，#21H  ；产生总线停止条件

JNB  ATN，$  ；等待

MOV  I2CON，#20H  ；清除数据准备好标志

JNB  ATN，$  ；等待发送停止条件

MOV  I2C0N，#91H  ；释放I2C总线

CLR  TIRUN  ；停止定时器I的运行

RET  

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