周永刚

（中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛266555）

0 引言

AVR ATmega 系列单片机片内集成两线串行接口TWI 模块。采用TWI 协议，设计者可通过两根双向总线，即一根时钟线SCL 和一根数据线SDA，最多连接128 个从设备[1]。实现总线连接时唯一需要增加的外部设备是两条总线上的上拉电阻。所有与总线相连的设备都需要定义各自的设备地址。 实际上，TWI 接口时序与常见的I2C 总线是兼容的，因此，只需要控制相关寄存器，就能够实现通过TWI 传输数据，TWI 通信工作于主从模式，把系统任务进行了合理的分工，节省了硬件资源，减少了工作量，从而使编程简单，开发更容易。

1 TWI 接口简介

TWI 总线是简单同时强大而灵活的通信接口， 具有最高达400kHz 的数据传输率。 TWI 总线协议可仅用两根线将不同的设备互连到一起。 支持主机和从机操作、多主机仲裁。 AVR 单片机的TWI 模块由以下几个子模块构成[2]：

1.1 SCL 和SDA 引脚

当CPU 对应的端口设置为SCL 和SDA 引脚时，可以设定相应I/O 口内部上拉电阻有效，这样可以省略外部的上拉电阻。

1.2 波特率发生器

TWI 工作于主机模式时， 时钟信号SCL 的周期由比特率发生器控制。 具体由TWI 状态寄存器TWSR 的预分频系数以及比特率寄存器TWBR 设定，SCL 的频率计算公式如公式（1）：

其中，TWBR 为TWI 波特率寄存器的值；TWPS 为TWI 状态寄存器预分频位的值。 在主机模式下，TWBR 的值应大于10，否则可能会产生不正确的输出。

1.3 总线接口单元

该单元包括数据与地址移位寄存器TWDR, 起始/终止信号（START/STOP）控制器和总线仲裁判定硬件电路。

1.4 地址匹配单元

地址匹配单元将检测从总线上接收到的地址是否与TWAR 寄存器中的7 位地址相匹配。……