单片机模拟I2C总线及AT24C01应用实例文档格式.docx
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图2
2.5
应答信号：
接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。
若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
2.6
总线基本操作
I2C规程运用主/从双向通讯。
器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。
主器件和从器件（本文为AT24C01）都可以工作于接收和发送状态。
总线必须由主器件（通常为微控制器CPU）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。
SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。
参见图2。
3.I2C应用实例AT24C01
AT24C系列串行E2PROM具有I2C总线接口功能，功耗小，宽电源电压（根据不同型号2.5V～6.0V），工作电流约为3mA，静态电流随电源电压不同为30μA～110μA。
3.1
AT24C系列E2PROM接口及地址选择
由于I2C总线可挂接多个串行接口器件，在I2C总线中每个器件应有唯一的器件地址，按I2C总线规则，器件地址为7位数据（即一个I2C总线系统中理论上可挂接128个不同地址的器件），它和1位数据方向位构成一个器件寻址字节，最低位D0为方向位（读/写）。
器件寻址字节中的最高4位（D7～D4）为器件型号地址，不同的I2C总线接口器件的型号地址是厂家给定的，如AT24C系列E2PROM的型号地址皆为1010，器件地址中的低3位为引脚地址A2A1A0，对应器件寻址字节中的D3、D2、D1位，在硬件设计时由连接的引脚电平给定。
图3
对于E2PROM的片内地址，容量小于256字节的芯片（AT24C01/02），8位片内寻址（A0～A7）即可满足要求。
然而对于容量大于256字节的芯片，则8位片内寻址范围不够，如AT24C16，相应的寻址位数应为11位（211=2048）。
若以256字节为1页，则多于8位的寻址视为页面寻址。
在AT24C系列中对页面寻址位采取占用器件引脚地址（A2、A1、A0）的办法，如AT24C16将A2、A1、A0作为页地址。
凡在系统中引脚地址用作页地址后，该引脚在电路中不得使用，作悬空处理。
AT24C系列串行E2PROM的器件地址寻址字节如图4所示，表中P0
P1
P2表示页面寻址位。
图4
3.2
AT89S51单片机与AT24C01
E2PROM通讯的硬件实现
图5是用AT89S51P2口模拟I2C总线与E2PROM连接电路图（以AT24C01为例），由于AT24C01是漏极开路，图中R1、R2为上拉电阻（5.1k）。
A0～A2地址引脚脚均接地。
图5
AT24C01与51单片机接口
3.3
AT24C系列E2PROM读写操作软件实现方法
对AT24C系列E2PROM的读写操作完全遵守I2C总线的主收从发和主发从收的规则。
3.3.1
AT24C01的写操作
写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写根据芯片的一次装载的字节不同有所不同。
关于页面写的地址、应答和数据传送的时序参见图6
和图7。
连续写操作是对E2PROM连续装载n个字节数据的写入操作，n随型号不同而不同，一次可装载字节数也不同。
AT24C01/02
8字节/每页
AT24C04/08/16
16字节/每页
图6写一个字节的时序图
图7写一页的时序图
3.3.2
AT24C01的读操作
读操作有三种基本操作：
当前地址读、随机读和顺序读。
图10给出的是顺序读的时序图。
应当注意的是：
最后一个读操作的第9个时钟周期不是“不关心”。
为了结束读操作，主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平、然后发出停止条件。
AT24C系列片内地址在接收到每一个数据字节地址后自动加1，故装载一页以内规定数据字节时，只须输入首地址，若装载字节多于规定的最多字节数，数据地址将“上卷”，前面的数据被覆盖。
连续读操作时为了指定首地址，需要两个伪字节写来给定器件地址和片内地址，重复一次启动信号和器件地址（读），就可读出该地址的数据。
由于伪字节写中并未执行写操作，地址没有加1。
以后每读取一个字节，地址自动加1。
在读操作中接收器接收到最后一个数据字节后不返回肯定应答（保持SDA高电平）随后发停止信号。
图8读当前地址内容
图9读任意地址内容
图10读连续地址内容
4
汇编写的24C01单字节读写程序
;
=======================================================
24C01存储器I2C总线实验
汇编语言例子
ew51仿真编程器
配套实验板学习例程
中山单片机学习网
智佳科技
站长：
逸风
E-mail:
SDA
EQU
P2.0
SCL
P2.1
Address
08H
I2CData
09H
ORG0000H
START:
MOV
SP,#60H
Address,#00H
I2CData,#55H
CALL
I2C_WRITE
;
写入数据
I2CDATA,#0AAH
I2C_READ
I2CData,A
读出数据
NOP
MAIN:
JMP
MAIN
/*=======================================================
写一个字节
Address地址
I2CDatata写入的数据
=======================================================*/
I2C_WRITE:
I2C_WRITE_A:
LCALL
I2C_START；
启动开始传送信号
MOV
A,#B；
I2C写入控制字
I2C_SEND8BIT
I2C_ACK
JC
I2C_WRITE_A
=1，表示无确认，再次发送
A,Address；
I2C写入从地址00H开始
I2C_ACK
A,I2CData；
I2C写入数据AAH
I2C_STOP
RET
读一个字节
Data读出的数据
I2C_READ:
；
真正读之前先设置好读的控制字（采用写入方式通知I2C）然后读，注意又要重新从启动I2C开始。
I2C_READ_A:
启动开始信号
设置I2C为读
I2C_ACK
I2C_READ_A;
设置读出地址
I2C_SEND8BIT；
写入读出地址
；
应答
I2C_READ_B:
读出I2C数据
A,#B;
I2C读出
写入I2C控制字读出
I2C_READ_B
I2C_RECEIVE8BIT；
I2CData,A
RET
=======================================================
发送开始信号
I2C_START:
SETB
SCL
SDA
CLR
SDA
发送结束信号
I2C_STOP:
发送接收确认信号
I2C_ACk:
应答信号
JB
SDA,I2C_ACK0
C
SJMP
I2C_ACK_END
I2C_ACK0:
C
I2C_ACK_END:
送八位数据
I2C_SEND8BIT:
B,#08H
I2C_SEND8BIT_A:
RLCA
SDA,C
CLRSCL
DJNZ
B,I2C_SEND8BIT_A
接收八位数据
I2C_RECEIVE8BIT:
CLRA
；
SETB
I2C_RECEIVE8IT_A:
C,SDA
RLC
A；
将读取数据通过C逐为移入累加器A中8次移动后就完成一个字节的接收。
SCL；
SCL为低电平时才允许SDA数据改变数据指针自动加1指向下一位数据。
B,I2C_RECEIVE8IT_A
5.C语言写的24C01单字节读写程序
24C01存储器I2C总线实验
C语言例子
#include
sbit
SDA=0x90;
SCL=0x91;
//函数声明
unsignedchari2c_read（unsignedchar）;
voidi2c_write（unsignedchar,unsignedchar）;
voidi2c_send8bit（unsignedchar）;
unsignedchari2c_receive8bit（void）;
voidi2c_start（void）;
voidi2c_stop（void）;
biti2c_ack（void）;
//=======================================================
voidmain（void）
{
unsignedchardd;
i2c_write（0x00,0x55）;
_nop_（）;
dd=i2c_read（0x00）;
for（;
）
{}
}
i2c_write（地址，数据）,写一个字节
voidi2c_write（unsignedcharAddress,unsignedcharData）
do{
i2c_start（）;
i2c_send8bit（0xA0）;
}while（i2c_ack（））;
i2c_send8bit（Address）;
i2c_ack（）;
i2c_send8bit（Data）;
i2c_stop（）;
return;
i2c_read（地址，数据）,写一个字节
unsignedchari2c_read（unsignedcharAddress）
unsignedcharc;
//=1，表示无确认，再次发送
i2c_send8bit（0xA1）;
c=i2c_receive8bit（）;
return（c）;
//发送开始信号
voidi2c_start（void）
SDA=1;
SCL=1;
SDA=0;
SCL=0;
//发送结束信号
voidi2c_stop（void）
}
//发送接收确认信号
bit
i2c_ack（void）
bit
ack;
if
（SDA==1）
ack=1;
else
ack=0;
return
（ack）;
//送八位数据
voidi2c_send8bit（unsignedcharb）
unsigned
chara;
for（a=0;
a<
8;
a++）
{
（（b<
A）&
0X80）FONT<
>
else
}
//接收八位数据
unsignedchari2c_receive8bit（void）
unsignedcharb=0;
b=b<
<
1;
if（SDA==1）
b=b|0x01;
//按位或
（b）;
6.在I2C总线的应用中应注意的事项总结为以下几点:
1）严格按照时序图的要求进行操作
2）若与口线上带内部上拉电阻的单片机接口连接，可以不外加上拉电阻。
3）程序中为配合相应的传输速率，在对口线操作的指令后可用NOP指令加一定的延时。
4）为了减少意外的干扰信号将EEPROM内的数据改写可在EEPROM内部没有用的空间写入标志字，每次上电时或复位时做一次检测，判断EEPROM是否被意外改写。
说明：
本文的前3节是由本人从网上收集的各种文章中，修改、整理而成。
第4节和第5节软件部份是本人自已编写的，由于水平有限，错误之处敬请谅解。
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