【自学嵌入式：51单片机】用I2C通信读写AT24C02芯片，用串口通信获取AT24C02芯片存储的数据

目录

• AT24C02
  • AT24C02数据帧
  • 实验
  • 补充

所有自学嵌入式：51单片机系列的操作相关器件的代码都汇总到了：https://gitee.com/qin-ruiqian/Qin51

AT24C02

AT24C02是EEPROM芯片（读做E方P ROM芯片），可读可写，掉电不丢失，共256B
STC89C52RC芯片有ROM也有RAM，ROM掉电不丢失但不可写，RAM可读可写但掉电丢失

E0 E1 E2都是其地址线，图中把这3个引脚均接地了，也就是都是低电平0，AT24C02的设备地址高4位是固定的，1010，低3位由E0 E1 E2这3根地址线来决定，如果全部都接地，它的低3位都是000，则这个模块的设备地址是1010 000，也就是十六进制的0x50
WE 写入使能端，接GND默认为0，低电平触发（WE上面画了一个横线，表示低电平开启）
VCC、GND的电压范围在1.8V到5.5V
其内部结构图如下：

数据网格左侧连着一个译码器，SERIAL MUX是串行数据选择端，通过Y译码器将数据一位一位地输出出去，DATA RECOVERY数据恢复（擦除用），DATA WORD ADDR/COUNTER（数据字地址/计数器），用于I2C通信的模块里有START STOP LOGIC通信启动停止逻辑，DEVICE ADDRESS COMPARATOR器件地址比较器，SERIAL CONTROL LOGIC串行控制逻辑，它是把I2C通信的数据拿过来进行操作。

AT24C02数据帧

实验

写程序，单片机上电后，不断读取EEPROM芯片0x02地址的的数据，将该数据通过串口传送给上位机（电脑端），利用电脑端串口调试助手进行显示，然后数据自动加1，之后再回写到EEPROM芯片中，回写的地址还是0x02
代码如下：

#include <REGX52.H>
#include <intrins.h> // 延时空语句
sbit SCL = P2^1;
sbit SDA = P2^0;

//延时用（测试）
void Delay(unsigned int xms)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	while(xms--)
	{
		i = 2;
		j = 199;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}


//初始化串口通信
void initScon()
{
	SCON = 0x50; //0101 0000，串口通信方式1，由定时器控制，高4位的最低位REN为1，允许接收控制位，允许接收
	TMOD = 0x20; //设置T1工作方式2，8位自动重载
	TH1 = 0xFA; //波特率4800
	TL1 = 0XFA;
	ES = 1; //串口中断
	EA = 1; //开总中断
	TR1 = 1; //打开波特率发生器（定时器1）
}

//UART串口通信需要发送的字节
void sentUART(unsigned char Byte)
{
	TI = 1; //打开发送中断，准备发送数据
	SBUF = Byte; //待发送数据写入缓存
	while(TI == 0); //TI变成1才算发送完成
	TI = 0; //软件复位
}

//I2C通信专用延时程序
void delayI2C()
{
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
}

//初始化I2C通信
void initI2C()
{
	//先都拉高成高电平
	SCL = 1;
	SDA = 1;
	//下降沿
	delayI2C();
	SDA = 0;
	delayI2C();
	SCL = 0;
}

//关闭I2C通信
void closeI2C()
{
	//先都拉低
	SCL = 0;
	SDA = 0;
	delayI2C();
	SCL = 1; //先拉高SCL
	delayI2C();
	SDA = 1; //SCL高电平期间，再拉高SDA，这样就产生了一个上升沿
	delayI2C();
	
}

//I2C写入一个字节，I2C_Byte是待传送的数据
void writeByteI2C(unsigned char I2C_Byte)
{
	unsigned char i = 0;
	for(i = 0; i<8; i++)
	{
		//I2C_Byte & 0x80(1000 0000)
		//获取最高位，看是1还是0
		if(I2C_Byte & 0x80)
		{
			SDA = 1;
		}
		else
		{
			SDA = 0;
		}
		delayI2C();
		SCL = 1; //拉高电平，发送数据
		delayI2C();
		SCL = 0; //拉低，发送完成
		I2C_Byte <<= 1; //左移，循环读取每一位，让每一位都成为首位
	}
}

// I2C读一个字节
unsigned char readByteI2C()
{
	unsigned char i, Byte = 0x00;
	for(i = 0; i<8; i++)
	{
		SDA = 1; //拉高SDA，释放I2C总线
		//读总线之前一定要将SDA拉高
		SCL = 1; //然后将SCL拉高，准备接收SDA状态
		delayI2C();
		if(SDA)
		{
			Byte |= (0x80>>i); //依次循环右移，得到一个字节（0x00分别或每一位得到，如果是低电平，不需要操作，该位就是0）
		}
		SCL = 0;
	}
	return Byte;
}

//读取I2C总线应答信号
bit readAckI2C()
{
	bit Ack_bit; //应答信号
	SDA = 1; //拉高SDA，释放I2C
	delayI2C();
	SCL = 1; // 把SCL拉高，第9个时钟信号
	delayI2C();
	Ack_bit = SDA; //读取应答信号
	delayI2C();
	SCL = 0; //拉低SCL，结束接收应答
	return Ack_bit;
}

//I2C发送应答位
void writeAckI2C(bit Ack_bit)
{
	//根据应答状态变量来确定SDA是1还是0
	if(Ack_bit)
	{
		SDA = 1;
	}
	else
	{
		SDA = 0;
	}
	//第9个时钟周期
	//拉高SCL，再拉低SCL，完成一次发送应答信号
	SCL = 1; 
	SCL = 0;
}

//向EEPROM中写入一个字节，addr是地址
void writeByteE2PROM(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
	//启动信号
	initI2C();
	//写入设备地址和写数据位
	writeByteI2C(0x50<<1); //寻址器件，后续为写操作，左移1位，右侧低位多出来的0是读写位的写入0
	//接收应答位
	readAckI2C();
	//写入寄存器地址
	writeByteI2C(addr);
	//接收应答位
	readAckI2C();
	//写入数据
	writeByteI2C(dat);
	//接收应答位
	readAckI2C();
	//停止信号
	closeI2C();
}

//读取EEPROM中的一个字节，addr是地址
unsigned char readByteE2PROM(unsigned char addr)
{
	unsigned char dat = 0;
	//启动信号
	initI2C();
	//写入设备地址和写数据位
	writeByteI2C(0x50<<1);
	//接收应答位
	readAckI2C();
	//写入寄存器地址
	writeByteI2C(addr);
	//接收应答位
	readAckI2C();
	//这里不要有停止信号，看上面的示意图
	//closeI2C();
	//启动信号
	initI2C();
	//写入设备地址和写数据位（最低位为1，也就是读写位为1，读数据）
	writeByteI2C((0x50<<1)|0x01);
	//接收应答位
	readAckI2C();
	dat = readByteI2C(); //读取一个字节数据
	//发送应答位
	writeAckI2C(1);//这里应答位要发送1
	//停止信号
	closeI2C();
	///////
	return dat;
}

void main()
{
	unsigned char dat = 0;
	initScon();
	dat = readByteE2PROM(0x02); //读取E2PROM 0x02地址中的一个字节
		dat++;
		if(dat>=10)
		{
			dat = 0;
		}
		sentUART(dat); //送串口
		writeByteE2PROM(0x02, dat); //回写到对应地址
	while(1)
	{
	}
}

其效果是每次EEPROM自动记录上次的值，每次单片机开机后都加1，多次反复复位单片机，最后在串口助手中能看到以下效果（其实用LCD1602也行，我懒得写）

补充

24C02芯片手册列给了当前地址读的功能
内部地址计数器（指针）保存着上次访问最后一个地址加1的值。只要芯片有电，该地址就一直保存。当读到最后页的最后字节，地址会回转到0；当写到某页尾的最后一个字节，地址会回转到该页的首字节。
接收器件地址（读/写选择位为1）、EEPROM应答ACK后，当前地址的数据就随时钟送出。主器件无需应答0，但需发送停止条件，见下图。

也就是不用指定地址了，它自动按递增顺序存进去

【注】可以把 EEPROM 里的 “页” 理解成 “固定大小的存储小分区” ：
想象 EEPROM 是个 “小仓库”，为了方便 批量读写数据 ，把仓库分成很多 “小格子组” ，每个 “小格子组” 就是 1 页 。
比如：假设 1 页有 16 个字节（具体大小看芯片型号），就像 1 页纸上画了 16 个格子，写数据时，填满这页最后 1 个格子后，再写就会 绕回这页第 1 个格子重新写 ；读数据时，也会按 “页” 的边界管理地址，避免乱套～
简单说：“页” 是 EEPROM 里为了规范读写、防止地址乱跑，预先划好的「固定长度小存储块」 ，类似笔记本里 “一页纸有固定行数” 的逻辑 。