MCS－51單片機與二線制串行E2PROM的接口方法

二線制串行E2PROM是一種非易失存儲器，以其體積小、功耗低、操作靈活、性價比高、存儲數(shù)據(jù)可靠等諸多優(yōu)點，是單片機應用系統(tǒng)中非易失存儲器的理想選擇。但二線制串行E2PROM的操作采用I2C總線協(xié)議，而MCS－51系列單片機沒有I2C接口，我們在研制“GLM－500測濕儀”時，利用MCS－51單片機的兩條I／O線，通過軟件產(chǎn)生I2C總線所要求的操作時序，可方便地實現(xiàn)MCS－51對二線制串行E2PROM的讀寫操作。

1　二線制串行E2PROM的引腳功能及基本操作時序

圖1是二線制串行E2PROM 24C01／02／04／08／16的引腳排列圖。

僅SCL和SDA端為基本的總線操作端；SCL是串行時鐘輸入端；SDA是串行數(shù)據(jù)輸入／輸出端；漏極開路輸出需接上拉電阻到VDD；WP是寫保護端，接高電平時，只能讀出，禁止寫入；A0、A1、A2是片選端，對于24C01／02／04／08／16，內部無連接，可接至VSS。

I2C總線協(xié)議運用主／從雙向通訊。發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上的器件定義為發(fā)送器，接收數(shù)據(jù)的器件定義為接收器。主器件和從器件都可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)，但總線必須由主器件（通常為微處理器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL），控制總線上數(shù)據(jù)傳送的方向，并產(chǎn)生開始和停止信號。

總線從主器件產(chǎn)生開始條件后到產(chǎn)生停止條件期間有效，微處理器對串行E2PROM的讀寫操作在開始位控制下開始，在停止位控制下結束。

當SCL和SDA均為高電平時，定義為總線空閑狀態(tài)，數(shù)據(jù)的傳送必須在總線空閑時才能開始。當SCL為高電平時，SDA由高到低的變化為傳送數(shù)據(jù)的開始位；而當SCL為高電平時，SDA由低到高的變化為停止位。在開始條件以后，SDA上數(shù)據(jù)的改變必須在SCL為低電平期間進行，在SCL為高電平期間， SDA必須保持穩(wěn)定。每傳送一位數(shù)據(jù)，主器件必須發(fā)出一個時鐘脈沖。開始與停止條件如圖2所示。

 
一次讀操作讀出的字節(jié)數(shù)由主器件決定，沒有限制，多到一次可以讀出整個存儲器的內容；而對于寫操作，一次最多可以寫入一個頁面的字節(jié)數(shù)，如果超過了節(jié)），則前面接收到的數(shù)據(jù)將被覆蓋。

數(shù)據(jù)傳送過程中，每接收一個數(shù)據(jù)，接收器必須產(chǎn)生一個低電平的確認信號，主器件必須產(chǎn)生一個與此確認位相應的時鐘脈沖。

開始位以后，主器件需送出8位的控制字節(jié)，其格式請參考有關的文獻。

2　接口方法

MCS－51系列單片機由于沒有I2C總線接口，可利用兩條I／O線P1．0和P1．1分別連至串行E2PROM的SCL和SDA端，通過軟件產(chǎn)生E2PROM所要求的讀寫時序，MCS－51系列單片機與24C04的硬件連接如圖3所示。

3　讀寫程序

MCS－51系列單片機對二線制串行E2PROM讀寫時，必須產(chǎn)生開始位，發(fā)送控制字節(jié)，控制數(shù)據(jù)傳送，產(chǎn)生停止位。按照圖3的連接，MCS－51系列單片機對24C04的讀寫程序如下：

①字節(jié)讀子程序

入口條件：R0中存放塊內寫入單元的地址；R1中存放待寫入的數(shù)據(jù)；R2中存放控制字節(jié)。
BYWR：SETBP1．0　??；產(chǎn)生開始位
          CLRP1．1
          CLRP1．0
          MOV A，R2　　；發(fā)送控制字節(jié)
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          NOP
          JBP1．1，BYWR
           ??；判有無確認信號，接收器沒確認重新開始
CLRP1．0
          MOV A，R0　　；發(fā)送塊內寫入字節(jié)地址
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　??；判確認信號
          CLRP1．0
          MOV A，R1　??；發(fā)送寫入數(shù)據(jù)
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　??；判確認信號 
          CLRP1．0
          CLRP1．1　　；產(chǎn)生停止位
          SETBP1．0
          SETBP1．1
          CLRP1．0
 　     　RET

②字節(jié)寫子程序

入口條件：R0中存放塊內讀出字節(jié)的地址；R2中存放控制字節(jié)，其最低位為0。

返回結果：讀出的數(shù)據(jù)存于R1中。
    BYRD：SETBP1．0　??；產(chǎn)生開始位
          CLR P1．1
          CLR P1．0
          MOV A，R2　??；發(fā)送控制字節(jié)
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          NOP
          JBP1．1,BYRD
            　??；判確認信號，接收器未確認重新開始
          CLR P1．0
          MOV A，R0　??；發(fā)送塊內讀出字節(jié)地址
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
      &nbs