1、I2C總線與EEPROMI2C簡介 I2C總線是Philips公司開發的一種雙向兩線串行總線，多用于連接微處理器及其外圍芯片。主要特點是接口方式簡單，兩條線可以掛多個參與通信的器件，即多機模式，任何一個器件都可以作為主機，但同一時刻只能有一個主機。 UART屬于異步通信，I2C屬于同步通信。 傳輸速率：標準模式下為100kbit/s；快速模式下為 400kbit/s；高速模式下為3.4Mbit/s。I2C簡介 I2C總線采用二線制傳輸，一根是數據線SDA（Serial Data Line），另一根是時鐘線SCL（serial clock line），連接到總線上的所有I2C器件的SCL連在一起

2、，所有SDA連在一起，每一個器件具有一個唯一的地址。 I2C簡介 I2C 總線是開漏引腳并聯的結構，因此外部要接上拉電阻。對于開漏電路外部加上拉電阻，就組成了線“與”的關系。總線上線“與”的關系就是說，所有接入的器件保持高電平，這條線才是高電平，而任何一個器件輸出一個低電平，那這條線就會保持低電平，因此可以做到任何一個器件都可以拉低電平，也就是任何一個器件都可以作為主機。 I2C簡介 I2C總線是一個多主機總線，總線上可以有一個或多個主機（或稱主控制器件），總線運行由主機控制。 主機是指啟動數據的傳送（發起始信號）、發出時鐘信 號、發出終止信號的器件。通常，主機由單片機或其它 微處理器擔任。

3、被主機訪問的器件叫從機（或稱從器件），它可以是其 它單片機，或者其他外圍芯片，如：A/D、D/A、LED 或LCD驅動、串行存儲器芯片。 I2C簡介 I2C總線支持多主(multi-mastering)和主從(master-slave)兩 種工作方式。 多主方式下，I2C總線上可以有多個主機。I2C總線需通 過硬件和軟件仲裁來確定主機對總線的控制權。 主從工作方式時，系統中只有一個主機，總線上的其它 器件均為從機（具有I2C總線接口），只有主機能對從機 進行讀寫訪問，因此，不存在總線的競爭等問題。在主 從方式下，I2C總線的時序可以模擬 ，I2C總線的使用不 受主機是否具有I2C總線接口的制約

4、。80C51 單片機本身 不具有I2C總線接口，可以用其I/O口線模擬I2C總線 。I2C簡介主機從機主從工作方式：I2C簡介 I2C總線上的所有器件連接在一個公共的總線上，主器 件在進行數據傳輸前要選擇需要通信的從器件，即進行 總線尋址。 I2C總線上所有器件都需要有惟一的地址，由器件地址 和引腳地址兩部分組成，共7位。器件地址出廠時就已 經固定，不可更改。引腳地址由I2C器件的地址引腳 （A2，A1，A0）決定。地址位與一個方向位共同構成I2C總線器件尋址字節，尋址字節的格式如下：A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0WR/I2C簡介具有I2C硬件接口的常用器件類別型

5、號A6A3E2PROMPCF85821010AT24C021010AT24C041010AT24C081010AT24C161010I/O口PCF85740100PCF8574A0111LED/LCD驅動控制器SAA10640111PCF85760111PCF8578/790111I2C簡介器件地址：0b1010000 0 x50 AT24C02是Atmel公司生產的具有I2C總線接口功能的串行E2PROM器件。容量大小為2kbits，即256個字節。 SDA、SCL： I2C總線接口。A2A0：地址引腳。WP：寫保護。當接低電平時，可進行正常讀/寫操作；接高電平時，只能讀取數據。 I2C通信

6、時序 I2C總線規定了嚴格的數據通信格式，所有具有I2C總線接口的器件都必須遵守。 I2C總線上主機與從機之間一次傳送的數據稱為一幀，由起始信號、數據傳輸部分和停止信號組成。數據傳送的基本單元為一位數據。對比UART的數據幀格式。起始信號：I2C 通信的起始信號的定義是 SCL 為高電平期間， SDA 由高電平向低電平變化產生一個下降沿。空閑狀態：I2C總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時，規定為總線的空閑狀態。此時各個器件的輸出級場效應管均處在截止狀態，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。停止信號：而 I2C 通信停止信號的定義是 SCL 為高電平期間， SDA 由低

7、電平向高電平變化產生一個上升沿。數據傳輸：時鐘線SCL的一個時鐘周期只能傳輸一位數據，即在SCL串行時鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數據。在SCL時鐘線為高電平期間內，數據線SDA上的數據必須穩定。當SCL時鐘線變為低電平時，數據線SDA的狀態才能改變。 I2C協議規定，在每個字節傳送完畢后，必須有一個應答位。應答位的時鐘脈沖由主機產生。在應答時鐘有效期間，發送設備把數據線SDA置為高電平；接收設備必須把數據線SDA置為低電平，并且在此期間保持低電平狀態，以便產生有效的應答信號。I2C尋址模式主機發送起始信號，通知總線上的所有從機數據傳輸開始了，接下來主機發送從機地址，與這一地址匹

8、配的從機將繼續這一傳輸過程，而其它從機將會忽略接下來的傳輸并等待下一次傳輸的開始。主機尋址到從機后，發送它所要讀取或寫入從機的內部寄存器地址；之后，發送或接收數據。數據接收或發送完畢后，發送停止位。AT24C02仿真電路：器件地址為0 x50參考程序：#include #include #define I2CDelay() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit I2C_SCL = P37;sbit I2C_SDA = P36;sbit LED1=P10;sbit LED2=P15;bit I2CAddressing(unsigned char addr);v

9、oid main()bit ack1,ack2; ack1 = I2CAddressing(0 x50); /查詢地址為 0 x50 的器件if (ack1=1)LED1=0;elseLED1=1; ack2 = I2CAddressing(0 x62); /查詢地址為 0 x62 的器件if (ack2=1)LED2=0;elseLED2=1;while (1);/* 產生總線起始信號 */void I2CStart()I2C_SDA = 1; /首先確保 SDA、 SCL 都是高電平I2C_SCL = 1;I2CDelay();I2C_SDA = 0; /先拉低 SDAI2CDelay()

10、;I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL/* 產生總線停止信號 */void I2CStop()I2C_SCL = 0; /首先確保 SDA、 SCL 都是低電平I2C_SDA = 0;I2CDelay();I2C_SCL = 1; /先拉高 SCLI2CDelay();I2C_SDA = 1; /再拉高 SDAI2CDelay();/* I2C 總線寫操作， dat-待寫入字節，返回值-從機應答位的值 */bit I2CWrite(unsigned char dat)bit ack; /用于暫存應答位的值unsigned char mask; /用于探測字節內某一位值的掩碼變量for (

11、mask=0 x80; mask!=0; mask=1) /從高位到低位依次進行if (mask&dat) = 0) /該位的值輸出到 SDA 上I2C_SDA = 0;elseI2C_SDA = 1;I2CDelay(); I2C_SCL = 1; /拉高 SCLI2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL，完成一個位周期I2C_SDA = 1; /8 位數據發送完后，主機釋放 SDA， 以檢測從機應答I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLack = I2C_SDA; /讀取此時的 SDA 值，即為從機的應答值I2CDelay();I2C_

12、SCL = 0; /再拉低 SCL 完成應答位，并保持住總線return ack; /返回從機應答值/* I2C 尋址函數，即檢查地址為 addr 的器件是否存在，返回值-從器件應答值 */bit I2CAddressing(unsigned char addr)bit ack;I2CStart(); /產生起始位，即啟動一次總線操作ack = I2CWrite(addr4.0s4.7s4.0s4.7s4.0s4.0sSCL/P1.0SDA/P1.1SCL/P1.0SDA/P1.1SDA/P1.1SCL/P1.0SCL/P1.0SDA/P1.1(a)啟動(b)終止(c)發送0/發送應答位(d)

13、發送1/發送非應答位EEPROM單字節讀寫時序p 向EEPROM寫入一個字節數據的流程單片機發出起始信號，啟動I2C總線；發送首字節，高7位為E2PROM的器件地址；最低位為0，表示單片機將通過I2C總線向E2PROM寫入數據，接收E2PROM的應答信號；發送待寫入字節數據的存儲地址，接收E2PROM的應答信號；發送待寫入字節數據，接收E2PROM的應答信號；單片機發出停止信號，結束總線。p從EEPROM 讀取一個字節數據流程 單片機發出起始信號，啟動I2C總線；接著發送首字節，高7位為E2PROM的器件地址，最低位為0，并接收E2PROM的應答信號；發送要讀取數據的存儲單元地址，接收E2PR

14、OM的應答信號；重新發送E2PROM的器件地址，但最低位為1；單片機讀取E2PROM發回的一個字節的數據，并發出一個非應答信號；單片發出停止信號，結束總線。讀寫一個字節數據的要點：p單片機是主機，EEPROM是從機；p無論是讀是寫， 起始信號、停止信號、SCL 信號始終都是由主機控制；p寫的時候應答信號由從機給出，表示從機是否正確接收了數據；讀的時候應答信號則由主機給出，表示是否繼續讀下去。應答原則：誰接收誰應答。簡述單片機通過I2C總線向E2PROM寫入一個字節數據的操作時序簡述單片機通過I2C總線從E2PROM讀取一個字節數據的操作時序；EEPROM單字節數據讀寫仿真電路EEPROM單字節

15、數據讀寫參考程序I2C.c：#include #include #define I2CDelay() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit I2C_SCL = P37;sbit I2C_SDA = P36;/* 產生總線起始信號 */void I2CStart()I2C_SDA = 1; /首先確保 SDA、 SCL 都是高電平I2C_SCL = 1;I2CDelay();I2C_SDA = 0; /先拉低 SDAI2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL/* 產生總線停止信號 */void I2CStop()I2C_SCL = 0;

16、/首先確保 SDA、 SCL 都是低電平I2C_SDA = 0;I2CDelay();I2C_SCL = 1; /先拉高 SCLI2CDelay();I2C_SDA = 1; /再拉高 SDAI2CDelay();/* I2C 總線寫操作， dat-待寫入字節，返回值-從機應答位的值 */bit I2CWrite(unsigned char dat)bit ack; /用于暫存應答位的值unsigned char mask; /用于探測字節內某一位值的掩碼變量for (mask=0 x80; mask!=0; mask=1) /從高位到低位依次進行if (mask&dat) = 0)

17、/該位的值輸出到 SDA 上I2C_SDA = 0;elseI2C_SDA = 1;I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLI2CDelay(); I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL，完成一個位周期I2C_SDA = 1; /8 位數據發送完后，主機釋放 SDA，以檢測從機應答I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLack = I2C_SDA; /讀取此時的 SDA 值，即為從機的應答值I2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL 完成應答位，并保持住總線return (ack); /應答值取反以符合通常的邏輯：/0=不存

18、在或忙或寫入失敗， 1=存在且空閑或寫入成功/* I2C 總線讀操作，并發送非應答信號，返回值-讀到的字節 */unsigned char I2CReadNAK()unsigned char mask;unsigned char dat;I2C_SDA = 1; /首先確保主機釋放 SDAfor (mask=0 x80; mask!=0; mask=1) /從高位到低位依次進行I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLif(I2C_SDA = 0) /讀取 SDA 的值dat &= mask; /為 0 時， dat 中對應位清零elsedat |= mask; /

19、為 1 時， dat 中對應位置 1 I2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL，以使從機發送出下一位I2C_SDA = 1; /8 位數據發送完后，拉高 SDA，發送非應答信號I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLI2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL 完成非應答位，并保持住總線return dat;I2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL，以使從機發送出下一位I2C_SDA = 1; /8 位數據發送完后，拉高 SDA，發送非應答信號I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCL

20、I2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL 完成非應答位，并保持住總線return dat;/* I2C 總線讀操作，并發送應答信號，返回值-讀到的字節 */unsigned char I2CReadACK()unsigned char mask;unsigned char dat;I2C_SDA = 1; /首先確保主機釋放 SDAfor (mask=0 x80; mask!=0; mask=1) /從高位到低位依次進行I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLif(I2C_SDA = 0) /讀取 SDA 的值dat &= mask; /為

21、 0 時， dat 中對應位清零elsedat |= mask; /為 1 時， dat 中對應位置 1 I2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL，以使從機發送出下一位 I2C_SDA = 0; /8 位數據發送完后，拉低 SDA，發送應答信號I2CDelay();I2C_SCL = 1; /拉高 SCLI2CDelay();I2C_SCL = 0; /再拉低 SCL 完成應答位，并保持住總線return dat;Test.c:#include sbit bai=P20;sbit shi=P21;sbit ge=P22;extern void I2CStart();ex

22、tern void I2CStop();extern unsigned char I2CReadNAK();extern bit I2CWrite(unsigned char dat);unsigned char E2ReadByte(unsigned char addr);void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat);void display(void);void delay(unsigned int time);unsigned char code dis_code=0 xC0, 0 xF9, 0 xA4, 0 xB0, 0

23、 x99, 0 x92, 0 x82, 0 xF8,0 x80, 0 x90;unsigned char str3;void main()unsigned char dat;dat = E2ReadByte(0 x02); /讀取指定地址上的一個字節str2=dat/100;str1=dat/10%10;str0=dat%10;dat+; /將其數值+1E2WriteByte(0 x02, dat); /再寫回到對應的地址上while (1)display();/* 讀取 EEPROM 中的一個字節， addr-字節地址 */unsigned char E2ReadByte(unsigned

24、char addr)unsigned char dat;I2CStart();I2CWrite(0 x501); /尋址器件，后續為寫操作I2CWrite(addr); /寫入存儲地址I2CStart(); /發送重復啟動信號I2CWrite(0 x501)|0 x01); /尋址器件，后續為讀操作dat = I2CReadNAK(); /讀取一個字節數據I2CStop();return dat;/* 向 EEPROM 中寫入一個字節， addr-字節地址 */void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)I2CStart();I

25、2CWrite(0 x501); /尋址器件，后續為寫操作I2CWrite(addr); /寫入存儲地址I2CWrite(dat); /寫入一個字節數據I2CStop();void delay(unsigned int time)unsigned char t;while(time-)for (t=0;t120;t+);void display(void)static unsigned char num=0;P0=0 xff;switch(num)Case 0:bai=1;shi=0;ge=0;P0=dis_codestr2; num+;delay(10);break;case 1:bai=0;shi=1;ge=0;P0=dis_codestr1; num+;delay(10);break;case 2:bai=0;shi=0;ge=1;P0=dis_codestr0; num=0;delay(10);break;第一次運行結果第二次運行結果第三次運行結果EEPROM多字節讀寫時序從 EEPROM 讀取多字節數據很簡單， EEPROM 根據我們所送的時序，直接就把數據送出來即可。向EEPROM 發送數據后，先保存在了 EEPROM的緩存， EEPROM 必須要把緩存中的數據搬移到“非易失”的區域，才能達到掉電不丟失的效果。而往非易失區域寫需要一定的時間，每種器件不完全一樣， A