引言

最近在學習幾種序列通訊協議,感覺收穫很多,這篇文章是學習IIC匯流排協議的第一篇文章,以後還會再寫一篇關於PCF8591 IIC通訊的ADDA轉換晶片的文章.

關於IIC匯流排

IIC 即Inter-Integrated Circuit(積體電路匯流排），這種匯流排型別是由飛利浦半導體公司在八十年代初設計出來的一種簡單、雙向、二線制、同步序列匯流排，主要是用來連線整體電路(ICS) ，IIC是一種多向控制匯流排，也就是說多個晶片可以連線到同一匯流排結構下，同時每個晶片都可以作為實時資料傳輸的控制源。主要包括啟始、停止、讀、寫、應答訊號。這種方式簡化了訊號傳輸匯流排介面。

IIC總線上可以掛多個器件，而每個器件都有唯一的地址，這樣可以標識通訊目標。資料的通訊的方式採用主從方式，主機負責主動聯絡從機，而從機則被動迴應資料。

關於AT24C02

AT24C02是一個2K位序列CMOS E2PROM，內部含有256個8位位元組，CATALYST公司的先進CMOS技術實質上減少了器件的功耗。AT24C02有一個8位元組頁寫緩衝器。該器件通過IIC匯流排介面進行操作，有一個專門的防寫功能。在微控制器上的應用廣泛，可以實現掉電資料不丟失功能。

IIC匯流排資料有效性的規定

SCL=1期間，SDA必須保持穩定，SCL=0時，SDA才允許改變。

IIC 匯流排的幾種訊號

1.起始和終止訊號:

從時序圖可以看出，起始訊號為，SCL=1，SDA下降沿;終止訊號為SCL=1，SDA為上升沿，保持的時間是有限制的:

具體的程式實現如下:

起始訊號:SDA=1保持時間大於4。7us，隨後SDA=0保持時間大於4us

/*SDA下降沿*/

void start()

{

SDA = 1; //順序不能反了，先是SDA=1;

SCL = 1;

delay();

SDA = 0;

delay();

}

終止訊號:SDA=0保持時間大於4us，隨後SDA=1保持時間大於4。7us

/*SDA上升沿*/

void end()

{

SDA = 0; //順序不能反了，先是SDA=0;

SCL = 1;

delay();

SDA = 1;

delay();

}

2.應答訊號:

傳送的每一個位元組必須保證是8位長度。資料傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的位元組後面都必須跟隨一位應答訊號（即一幀共有9位）。

如:主機往總線上傳送一個位元組的資料後，釋放匯流排，從機會把匯流排拉低(即應答訊號)，以表示這一位元組傳送成功

同理主機從總線上讀取完一個位元組的資料後，主機會把匯流排拉低，"告訴"從機這一位元組的資料接收成功

程式實現

應答訊號:

void ack()

{

uchar i = 0;

SCL = 1;

delay();

while(SDA == 1 && i < 250)i++;

SCL = 0; //SCL=0，SDA可以改變

delay();

}

3.AT24C02的器件地址:

根據資料手冊和原理圖可以看出器件地址為:0x90/0x91其中最後一位是讀寫方向位，若下一個位元組為向總線上傳送資料，則為0x90，若下一個位元組是從總線上讀取資料，則為0x91。

4.往總線上寫一位元組的資料

程式實現:先寫最高位，通過左移運算子，將一位元組的資料一位一位的傳送到總線上，其中CY儲存的是左移後的進位

void write_byte(uchar dat)

{

uchar i;

for(i = 0; i < 8; i++)

{

dat = dat << 1;　　　　　　　　　　//如1011 0011 左移一位為0110 0110

SCL = 0; //SDL=0，才能往SDA送資料，或從SDA讀資料

delay();

SDA = CY;　　　　　　　　　　　　　　　//上面左移後進位為1

delay();

SCL = 1;

delay();

}

SCL = 0;

// delay();

SDA = 1; //釋放SDA

delay();

}

5.從總線上讀取一個位元組的資料

程式實現:帶返回值，先讀高位，然後通過移位運算子，一位一位讀入

uchar read_byte()

{

uchar dat = 0， tmp， i;

SCL = 0;

delay();

for(i = 0; i < 8; i++)

{

SCL = 1; //讓SDA保持穩定，準備讀取

delay();

tmp = SDA;　　　　　　　　//讀取此時SDA的狀態

dat = dat << 1;

dat = dat | tmp;

delay();

SCL = 0; //釋放SDA匯流排，為下一次讀取做準備

delay();

}

return dat;

}

AT24C02讀寫操作

1.通過以上幾種訊號的組合，可以向AT24C02指定單元地址寫一位元組的資料，可以看出，讀寫順序為:起始，寫器件地址，應答，寫單元地址，應答，寫資料，應答，終止。

程式實現:此函式無返回值，有兩個形參，記憶體單元地址，範圍0-255;要寫的資料，如0xfe;

void write_AT24C02(uchar unit_addr， uchar dat)

{

start();

write_byte(AT24C02_ADDR + 0);　　　　//下一個位元組為寫，所以是+0

ack();

write_byte(unit_addr);

ack();

write_byte(dat);

ack();

end();

}

2.從AT24C02任意單元地址讀取資料，可以看出讀寫順序為:起始，寫器件地址+0(下一個位元組為寫)，應答，寫單元地址，應答，起始，寫器件地址+1(下一個位元組為讀取)，讀取資料，終止。

具體程式實現:此函式有返回值，一個形參;單元地址，範圍:0-255;

uchar read_AT24C02(uchar unit_addr)

{

uchar dat;

/*先寫資料*/

start();

write_byte(AT24C02_ADDR + 0);　　　　　　//下一個位元組為寫

ack();

write_byte(unit_addr);

ack();

start();

write_byte(AT24C02_ADDR + 1);　　　　　　　//下一個位元組為讀

ack();

dat = read_byte();

end();

return dat;

}

延時函式:

void delay() //短暫5us延時

{

;;

}

IIC初始化:

複製程式碼

void I2C_init()                //初始化
{
    SDA = 1;   
    delay();
    SCL = 1;   
    delay();
}

複製程式碼

具體應用

有了以上幾個函式,我們就可以寫主函數了, 功能是向記憶體單元211,寫入資料0xae,然後在從記憶體單元211中讀取出來,送給P1口led顯示.注意:寫完後要延時一會才能讀取,否則不能成功讀取.

void main()

{

write_AT24C02(211, 0xae);

delay_10ms(); //寫完後,必須延時一定的時間才可以讀取,否則不行

P1 = read_AT24C02(211);

while(1);

}

總結

通過IIC 匯流排通訊協議的學習,可以看出,IIC匯流排用IO口模擬操作起來還是很簡單的,使用起來還是比較方便的,而且還可以多個IIC器件掛接在一條總線上,只需要SDA和SCL兩根線即可,當然也有缺點,由於是隻有一根資料線,所以不能全雙工傳輸,傳輸速度也有一定的限制.

IIC通訊的AT24C02學習筆記

引言

關於IIC匯流排

關於AT24C02

IIC匯流排資料有效性的規定