1 引 言
I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。AT91SAM7X256是Atmel公司于2005年推出的基于ARM7的工业级芯片，他以体积小、功耗低、连接方式广泛、处理资源丰富、控制灵活等特点受到嵌入式领域开发人员的重视。本文介绍AT91SAM7X256的I2C控制器TWI接口（two-wired inte**ce）的使用方法，并以I2C设备E2PROM和日历时钟芯片为例，实现AT91SAM7X256对时间数据的读取与存储。同时，为了验证时间数据的读取与存储是否正确，使用AT91SAM7X256的在线仿真器J-LINK将E2PROM中的数据读至内存进行检查。
ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
2 硬件设计
2.1 硬件模块结构
电路的硬件模块结构如图1所示。
AT91SAM7X256的TWI接口由一根时钟线TWCK和一根数据线TWD组成，产生的信号时序符合I2C总线规范；PCF8563是Philips公司推出的一款内含I2C总线接口功能的工业级时钟芯片；AT24C08是Atmel公司推出的符合I2C规约的两线串口E2PROM.AT91SAM7X256的TWCK和TWD分别与芯片PCF8563和AT24C08的SCL与SDA相连，CPU通过TWI接口将时间数据读出并存储。为了保证CPU不冲突的访问PCF8563和AT24C08,本文将AT24C08的A2管脚接高电平。由于I2C总线空闲时为高电平，所以为实现"线与"功能，总线上连接的设备均是集电极开路的，因此总线需外接上拉电阻R.AT91SAM7X256的TWI有主从2种工作模式，本文中AT91SAM7X256作为控制方，应工作于主模式。
2.2 AT91SAM7X256的TWI接口
AT91SAM7X256的TWD和TWCK管脚与设备的I/O管脚复用，同时AT91SAM7X256采用单独控制功能单元的省电方案，电源管理单元PMC控制各功能单元的时钟是否工作，所以要使用TWI接口，需要首先配置TWD和TWCK为外设连线和开路状态，其次配置PMC使TWI时钟处于工作状态。
TWI接口可提供高达400 kb/s的传输速率，为使得数据的传输速率面向不同应用，可以通过配置时钟脉冲发生器的控制寄存器TWI_CWEG调整TWCK的信号频率。
TWI接口产生的信号时序符合I2C总线规范，当读/写1个字节数据时，主设备需提供从设备的设备地址、内部地址、读写控制以及起始标志和停止标志。在数据的收发过程中，主要使用控制寄存器TWI_CR、主模式寄存器TWI_MMR、内部地址寄存器TWI_IADR、状态寄存器TWI_SR、传输保持寄存器TWI_THR和接收保持寄存器TWI_RHR.从设备地址在TWI_MMR中设置，从设备的内部地址在TWI_IADR中设置；在TWI_CR中设置是否发送起始信号和停止信号；NAK（无应答）、OVER（运行错误）、TXRDY（发送准备好）、RXRDY（接收准备好）、TX-COMP（传输完成）等状态位通过查询WI_SR得到。 写数据的过程包括：当TWI_THR写入数据后，CPU产生起始信号启动传输，TWI_THR中的数据经过并串转换后由TWD传输出去，当CPU收到从设备的应答信号后，TWI_SR的TXRDY将自动置"1",说明数据已写入从设备。读数据的过程包括：CPU发出起始信号后，若TWI_SR的RXRDY位为"1",则说明TWI_RHR中有数据等待接收，当TWI_RHR中的数据被读出后，则RXRDY自动置为"0".当读/写数据完毕后，CPU将产生一个停止信号结束传输，TWI_SR的TXCOMP将自动置"1". | 
