14_单片机_I2C_24C02

1. I2C：Inter-Integrated Circuit，是由Philips公司（现被NXP收购）开发，是一种同步、半双工的通信总线。

　I2C的通信速率：100Kbit/s（标准模式）；400Kbit/s（快速模式）；3.4Mbit/s（高速模式）

　标准的 I2C 需要两根信号线：

　　a. SCL：Serial Clock，时钟线，时钟都是由主设备（Master）提供；

　　b. SDA：Serial Data，双向数据线，发送数据或接收数据（收发不能同时进行）

2. I2C属于总线式架构，可以挂载多个参与通信的设备，即多机模式，且任何一个器件都可以作为主设备（Master），在多数情况下都是由微控制器作为主设备（Master）

　I2C：“主从式”方式，主设备（Master）发起通信及总线仲裁，从设备（Slave）被动响应。

3. I2C状态（1：表示高电平；0：表示低电平）

　a. 总线START（Start Data Transfer ）：SCL=1；SDA发生跳变（由1变为0），开始传送数据

　b. 总线STOP（Stop Data Transfer）：SCL=1；SDA发生跳变（由0变为1），停止数据传送

　c. 数据阶段：I2C数据在SDA上逐位地串行传输，从高位（MSB）开始

　　进行数据传送时，在SCL=1时，SDA上的电平必须保持稳定，如下图所示。

　　只有SCL为低电平期间，才允许SDA上的电平改变状态。

　d. 总线空闲（IDLE）：SDA和SCL 同时处于 “高电平” 时，规定为总线的空闲状态，即释放总线，两条信号线被上拉电阻把电平拉高。

　e. ACK 与 NACK：I2C总线上的所有数据都是以8位字节传送的，Mater每发送一个字节，在第9个时钟脉冲期间释放数据线，由Slave反馈一个应答信号。

　　应答信号为低电平，规定为有效应答位（ACK），表示Slave已经成功接收了该字节；

　　应答信号为高电平，规定为非应答位（NACK），一般表示Slave接收该字节没有成功。

4. I2C的写操作

　a. Master 发起 START；

　b. Master 发送设备地址和写操作，等待ACK；

　c. Slave 发送 ACK；

　d. Master 发送寄存器地址，等待ACK；

　e. Slave 发送 ACK；

　f. Master 发送 data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK；

　g. Slave 发送 ACK；

　步骤f 和步骤g 可以重复多次，即顺序写多个寄存器

　h. Master 发起 STOP，结束传输

5. I2C的读操作

　a. Master 发起 START；

　b. Master 发送设备地址和写操作，等待ACK；

　c. Slave 发送ACK；

　d. Master 发送寄存器地址，等待ACK；

　e. Slave 发送 ACK；

　f. Master 发起 START；

　g. Master 发送设备地址和读操作，等待ACK；

　h. Slave 发送 ACK；

　i. Slave 发送 data（8bit），即寄存器的值；等待ACK；

　j. Master 发送ACK

　k. 上述两步可以重复多次，即顺序读多个寄存器

　l. 当Master接收完数据后，由Mater发送NACK，告知Slave停止发送数据；

　m. Master 发起STOP 结束传输

6. I2C 读写操作对应的零件数据表（24C02 EEPROM）

7. EEPROM，24C02

　参考零件数据表：https://www.mouser.cn/ProductDetail/Microchip-Technology/24C02CT-ST?qs=WWgnj3qycflYpFNSapIRqA%3D%3D

　零件封装&Pin

8. 设备寻址：针对24C02，前4位固定为“1010”，后三位用来作为地址，也注定在同一根总线上，允许使用8个24C02设备

　当前单片机开发板上的E0、E1、E2都接地（即A0、A1、A2接地），设备地址：0xA0（写）、0xA1（读）

9. 实现向EEPROM写入一部分数据，断电再上电，读取EEPROM，通过串口打印

　UART 头文件

 1 #ifndef __UART_H__
 2 #define __UART_H__
 3 
 4 #include <REG51.H>
 5 
 6 /***************函数声明**********************/
 7 void uart_init(void);
 8 void SendOneByte(unsigned char c);
 9 
10 #endif

View Code

　UART 源文件

 1 #include "uart.h"
 2 
 3 
 4 /*****************************************************************
 5 * Function        : uart_init
 6 * Description    : 串口初始化
 7 * Parameters    : None
 8 * Return Value: None
 9 *****************************************************************/
10 void uart_init(void)
11 {
12     TMOD = 0x20;
13     SCON = 0x50;
14     TH1 = 0xF3;
15     TL1 = TH1;
16     PCON = 0x80;    // 加倍波特率4800
17     EA = 1;
18     ES = 1;
19     TR1 = 1;
20 }
21 
22 /*****************************************************************
23 * Function        : SendOneByte
24 * Description    : 通过串口发送1个字节
25 * Parameters    : None
26 * Return Value: None
27 *****************************************************************/
28 void SendOneByte(unsigned char c)
29 {
30     SBUF = c;
31     while(!TI);
32     TI = 0;
33 }
34 
35 void UARTInterrupt(void) interrupt 4
36 {
37 }

View Code

　I2C 头文件

 1 #ifndef __I2C__H_
 2 #define __I2C__H_
 3 
 4 #include <reg51.h>
 5 
 6 /**************关键字重定义**************/
 7 #ifndef uchar
 8 #define uchar unsigned char
 9 #endif
10 
11 #ifndef uint
12 #define uint unsigned char
13 #endif
14 
15 /**************I/O定义**************/
16 sbit I2C_SCL = P0^0;
17 sbit I2C_SDA = P0^1;
18 
19 /**************函数声明**************/
20 void I2C_Delay10us(void);
21 void I2C_Start(void);
22 void I2C_Stop(void);
23 uchar I2C_SendByte(uchar dat);
24 uchar I2C_ReadByte(void);
25 
26 #endif

View Code

　I2C 源文件

  1 #include "I2C.h"
  2 
  3 
  4 /*****************************************************************
  5  * Function        : I2C_Delay10us
  6  * Description        : 延时10us，SDA需要保持4.7us以上
  7  * Parameters        : None
  8  * Return Value        : None
  9  *****************************************************************/
 10 void I2C_Delay10us(void)
 11 {
 12     uchar a, b;
 13     for(b=1; b>0; b--)
 14         for(a=2; a>0; a--);
 15 }
 16  
 17 /*****************************************************************
 18  * Function        : I2C_Start
 19  * Description        : I2C 发送 START
 20  * Parameters        : None
 21  * Return Value        : None
 22  *****************************************************************/
 23 void I2C_Start(void)
 24 {
 25     I2C_SDA = 1;
 26     I2C_Delay10us();
 27     I2C_SCL = 1;
 28     I2C_Delay10us();
 29      
 30     // 起始信号：SDA跳变 1->0
 31     I2C_SDA = 0;
 32     I2C_Delay10us();
 33      
 34     // SCL 复位
 35     I2C_SCL = 0;
 36     I2C_Delay10us();
 37 }
 38  
 39  /*****************************************************************
 40  * Function        : I2C_Stop
 41  * Description        : I2C 发送 STOP
 42  * Parameters        : None
 43  * Return Value        : None
 44  *****************************************************************/
 45 void I2C_Stop(void)
 46 {
 47     I2C_SDA = 0;
 48     I2C_Delay10us();
 49     I2C_SCL = 1;
 50     I2C_Delay10us();
 51      
 52     // 结束信号，SDA跳变 0->1
 53     I2C_SDA = 1;
 54     I2C_Delay10us();
 55 }
 56  
 57   /*****************************************************************
 58  * Function        : I2C_SendByte
 59  * Description        : 通过I2C发送1个字节
 60  * Parameters        : dat（字节数据）
 61  * Return Value        : 0-Fail；1-Pass
 62  *****************************************************************/
 63 uchar I2C_SendByte(uchar dat)
 64 {
 65     uchar i = 0,b = 0;        //最大255，一个机器周期为1us，最大延时255us
 66      
 67     // SCL=1期间，SDA上的电平需要保持稳定，I2C从MSB开始传输
 68     // START 中 SCL已复位0
 69     for(i=0; i<8; i++)
 70     {
 71         I2C_SDA = dat>>7;    // 右移7位，取最高位
 72         dat = dat<<1;        // 将最高位遗弃，次高位变为最高位
 73         I2C_Delay10us();
 74          
 75         I2C_SCL = 1;
 76         I2C_Delay10us();
 77         I2C_SCL = 0;
 78         I2C_Delay10us();
 79     }
 80      
 81     // 释放总线
 82     I2C_SDA = 1;
 83     I2C_Delay10us();
 84     I2C_SCL = 1;
 85     I2C_Delay10us();
 86      
 87     while(I2C_SDA)
 88     {
 89         b++;
 90         if(b > 200)    // 判断 ACK（传输失败） 还是 NACK（结束传输）
 91         {
 92             I2C_SCL = 0;
 93             I2C_Delay10us();
 94             return 0;
 95         }
 96     }
 97      
 98     I2C_SCL = 0;
 99     I2C_Delay10us();
100     return 1;
101 }
102  
103  /*****************************************************************
104  * Function        : I2C_ReadByte
105  * Description        : 通过I2C读取一个字节
106  * Parameters        : None
107  * Return Value        : dat（字节数据）
108  *****************************************************************/
109 uchar I2C_ReadByte(void)
110 {
111     uchar i = 0,dat = 0;
112      
113     I2C_SDA = 1;            // START 和 SEND 之后 SCL已复位，释放SDA
114     I2C_Delay10us();
115      
116     for(i=0; i<8; i++)
117     {
118         I2C_SCL = 1;
119         I2C_Delay10us();
120          
121         dat = dat<<1;
122         dat = dat | I2C_SDA;
123         I2C_Delay10us();
124          
125         I2C_SCL = 0;        // 为下一个脉冲周期准备
126         I2C_Delay10us(); 
127     }
128     return dat;
129 }

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　EEPROM 24C02 头文件

 1 #ifndef __E24C02__H_
 2 #define __E24C02__H_
 3 
 4 #include "I2C.h"
 5 
 6 #ifndef uchar
 7 #define uchar unsigned char
 8 #endif
 9 
10 #ifndef uint
11 #define uint unsigned int
12 #endif
13 
14 void E24C02_write(uchar addr, uchar dat);
15 uchar E24C02_read(uchar addr);
16 
17 
18 #endif

View Code

　EEPROM 24C02 源文件

 1 #include "E24C02.h"
 2 
 3  /*****************************************************************
 4  * Function        : E24C02_write
 5  * Description        : 向EEPROM 24C02写入数据
 6  * Parameters        : addr（寄存器地址）；dat（数据）
 7  * Return Value        : None
 8  *****************************************************************/
 9  void E24C02_write(uchar addr, uchar dat)
10  {
11      I2C_Start();            // START
12      I2C_SendByte(0xA0);    // 设备地址，写操作
13      I2C_SendByte(addr);            // 要写入的寄存器地址
14      I2C_SendByte(dat);        // 写入的数据
15      I2C_Stop();            // STOP
16  }
17  
18  /*****************************************************************
19  * Function                : 
20  * Description        : 
21  * Parameters            : 
22  * Return Value        : 
23  *****************************************************************/
24  uchar E24C02_read(uchar addr)
25  {
26      uchar tmp;
27      
28      I2C_Start();            // START
29      I2C_SendByte(0xA0);    // 设备地址，写操作
30      I2C_SendByte(addr);            // 要写入的寄存器地址
31      
32      I2C_Start();            // START
33      I2C_SendByte(0xA1);    // 设备地址，读操作
34      tmp = I2C_ReadByte();      // 读取数据，赋值tmp
35      I2C_Stop();            // STOP
36      
37      return tmp;
38  }

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　Main

 1 #include "I2C.h"
 2 #include "uart.h"
 3 #include "E24C02.h"
 4 
 5  /*****************************************************************
 6  * Function        : delay15ms
 7  * Description        : 延时15ms
 8  * Parameters        : None
 9  * Return Value        : None
10  *****************************************************************/
11 void delay15ms(void)   
12 {
13     unsigned char a,b,c;
14     for(c=1;c>0;c--)
15         for(b=238;b>0;b--)
16             for(a=30;a>0;a--);
17 }
18 
19 
20 void main(void)
21 {
22     unsigned char i = 0, addr = 0;
23     unsigned char src_data[] = "P####OIUYTREWQ@#$";
24     unsigned char buf[8] = "11111111";
25     
26     uart_init();
27     
28     // 写入数据到EEPROM 24C02
29     for(i=0; i<8; i++)
30     {
31         E24C02_write(addr, src_data[i]);
32         delay15ms();
33         addr++;
34     }
35     
36     // 打印buf的内容
37     for(i=0; i<8; i++)
38     {
39         SendOneByte(buf[i]);
40     }
41     
42     // 打印分割线
43     for(i=0; i<30; i++)
44     {
45         SendOneByte('+');
46     }
47     
48     // 读取EEPROM的数据
49     addr = 0;
50     for(i=0; i<8; i++)
51     {
52         buf[i] = E24C02_read(addr);
53         delay15ms();
54         addr++;
55     }
56     
57     // 打印buf的内容
58     for(i=0; i<8; i++)
59     {
60         SendOneByte(buf[i]);
61     }
62     
63     while(1);
64 }

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记录下~

posted on 2023-04-25 23:26 Ivan2023 阅读(80) 评论(0) 收藏举报