PIC單片機(jī)的I2C 24LC02 C讀寫程序

1   I2C總線特點(diǎn)
   I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。總線的長度可高達(dá)25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個組件。I2C總線的另一個優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當(dāng)然，在任何時間點(diǎn)上只能有一個主控。

2   I2C總線工作原理
I2C總線上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定規(guī)則，SCL為高電平時SDA上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，SCL為低電平時允許SDA變化。如果SCL處于高電平時，SDA上產(chǎn)生下降沿，則認(rèn)為是起始位，SDA上的上升沿認(rèn)為是停止位。通信速率分為常規(guī)模式(時鐘頻率100kHz)和快速模式(時鐘頻率400kHz)。同一總線上可以連接多個帶有I2C接口的器件，每個器件都有一個唯一的地址，既可以是單接收的器件，也可以是能夠接收發(fā)送的器件。

每次數(shù)據(jù)傳輸都是以一個起始位開始，而以停止位結(jié)束。傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)沒有限制。最高有效位將首先被傳輸，接收方收到第8位數(shù)據(jù)后會發(fā)出應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳輸通常分為兩種：主設(shè)備發(fā)送從設(shè)備接收和從設(shè)備發(fā)送主設(shè)備接收。這兩種模式都需要主機(jī)發(fā)送起始位和停止位，應(yīng)答位由接收方產(chǎn)生。從設(shè)備地址一般是1或2個字節(jié)，用于區(qū)分連接在同一I2C上的不同器件。

I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。
   開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。
   結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。
   應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。

在I2C總線中只有主發(fā)送和主接收兩種操作方式。在系統(tǒng)初始化時，由指令控制CPU送出相關(guān)的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口送到I2C寄存器內(nèi)。通過初始化這些寄存器，可以實(shí)現(xiàn)I2C總線的主模式控制，以及實(shí)現(xiàn)I2C總線上的從設(shè)備讀寫。

      當(dāng)主設(shè)備和其中的一個從設(shè)備交換數(shù)據(jù)時，主設(shè)備首先發(fā)出一個啟動Start信號，這個信號被所有的從設(shè)備接收。即從設(shè)備準(zhǔn)備接收CPU的信號，然后主設(shè)備再發(fā)出它要通信的從設(shè)備地址。接下來，所有的從設(shè)備將收到的這個地址和它們自己的地址進(jìn)行比較。

如果收到的地址和它們自己的地址不同，則什么都不做，只是等待主設(shè)備發(fā)出停止stop信號；如果收到的地址和它自己的地址相同，它就發(fā)出一個信號給主設(shè)備，這個信號稱為應(yīng)答Acknowledge信號。當(dāng)主設(shè)備收到應(yīng)答信號后，它就開始向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者從從設(shè)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)所有操作都進(jìn)行完畢時，主設(shè)備發(fā)出一個Stop信號，通信完畢，釋放I2C總線；然后所有的從設(shè)備都等待下一次Start信號的到來。

3   總線基本操作
   I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。
3.1 控制字節(jié)
   在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當(dāng)為1時為讀操作，為0時為寫操作。

1．寫過程

(1)上電后等待一個延時(1ms)。

(2)器件尋址，給一個起始信號(SCL為高電平時SDA給一個下降沿)。發(fā)送從器件地址，高5位為10110，然后根據(jù)A1/A0(如果和器件的地址相同則那個器件會應(yīng)答)進(jìn)行讀/寫控制(O為讀)。

(3)應(yīng)答，器件在SCL的第9個周期時SDA給出一個低電平，作為應(yīng)答信號。

(4)開始寫有兩種模式：字節(jié)寫模式和頁寫模式。

·字節(jié)模式：給出A15～A8應(yīng)答，給出A7～A0應(yīng)答；然后給出DATA和停止信號     (SCL為高電平時，SDA給出一個上升沿)，接著要等待一個擦寫時間。

·頁寫模式：給出地址以后連續(xù)給出64個數(shù)據(jù)。如果多于64個數(shù)據(jù)，則地址計(jì)數(shù)器自動翻轉(zhuǎn)。(如果少于64昵，估計(jì)是沒有問題的，但是需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。)

(5)判斷擦寫操作是否完畢的一個方法(應(yīng)答查詢)，如果器件還處于擦寫狀態(tài)，則不會應(yīng)答器件尋址；如果有應(yīng)答，則說明擦寫完畢。

2．讀過程

(1)上電以后等待一個延時(lms)。

(2)器件尋址。

(3)應(yīng)答。

(4)開始讀有三種模式：立即當(dāng)前地址讀、選擇/隨機(jī)讀、連續(xù)讀。

·立即當(dāng)前地址讀：如果上次讀/寫的操作地址為N，則現(xiàn)在是N+1。不需要ACK，但是需要Stop信號。

·選擇/隨機(jī)讀：先偽寫(用于給出一個地址)，然后再次啟動，讀取數(shù)據(jù)。

·連續(xù)讀：讀取一個以后給一個應(yīng)答，這樣器件會再給出下一個地址的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

(5)開始數(shù)據(jù)傳輸Start后、停止數(shù)據(jù)傳輸Stop前，SCL高電平期間，SDA上為有效數(shù)據(jù)。

/***********************************************************
一、程序說明：
1, 24LC02器件地址是1010000R/W.
2, 數(shù)組寫入24LC02采取頁寫方式.
3, 數(shù)組code從24LC02讀出時采取自由讀方式.
4, 采用4.00M晶體。
5，采用軟件I2C。

二、硬件連接：
1， SDA------->23 pin.(當(dāng)然你可以任意選擇腳位）
2, SCL------->18 Pin.(當(dāng)然你可以任意選擇腳位）
3， PORTD----->外接8個LED，顯示讀出的數(shù)據(jù)，在這里，讀出的剛好是一個閃動的流水燈狀態(tài)。

**************************************************************/
＃i nclude "pic.h"

#define uchar unsigned char
#define nop() asm("nop"
#define SCL TRISC3
#define SDA TRISC4

void start_i2c();
void stop_i2c();
void send_byte(uchar c);
uchar receive_byte();
void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);
void delay_250ms();
void i2c_error ();

uchar code[]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff};
uchar no,ack,c,data;


void main(void)
{
uchar i;
TRISC=0Xff; //C口設(shè)為輸入 RC3為SCL線，RC4為SDA線。
PORTC=0X00;
TRISD=0X00; //D口為輸出，顯示IC24LC02中讀出的內(nèi)容
PORTD=0X00; //初始顯示全亮

I_send_str(0xa0,0x00,code,9); //頁寫入code數(shù)組到24LC02,器件地址為0Xa0,子地址為0X00，共9個數(shù)。

delay_250ms();


///////////開始讀出到D口進(jìn)行顯示,根據(jù)Random read時序圖。
while (1)
{
for (i=0x00;i<0x09;i++)
{
start_i2c();
send_byte(0xa0); //發(fā)送器件地址，即DEVICE ADDRESS。
if (ack==0) i2c_error(); //如果24LC02無應(yīng)答。則進(jìn)入I2C ERROR錯誤指示。
send_byte(i); //發(fā)送字地址，即WORD ADDRESS。D口顯示數(shù)組。
if (ack==0) i2c_error();
start_i2c(); //重新啟動總線。
send_byte(0xa1); //發(fā)送讀命令和器件地址DEVICE ADDRESS。
if (ack==0) i2c_error();
data=receive_byte();
stop_i2c();
PORTD=data;
delay_250ms();
}
}
}
[!--empirenews.page--]

/*************************************************************
起動總線函數(shù)
函數(shù)原型： void start_i2c();
Function: start on the I2C bus
*************************************************************/
void start_i2c()
{
SDA=1; //發(fā)送啟始條件的數(shù)據(jù)信號
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop(); //24LC02要求建立時間大于4，7S
SDA=0; //發(fā)送起始信號
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=0; //鉗住I2C總線，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)
nop();nop();
}


/*************************************************************
停止總線函數(shù)
函數(shù)原型： void stop_i2c();
Function: stop the I2C bus
**************************************************************/
void stop_i2c()
{

SDA=0; //發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop();
SDA=1;
nop();nop();nop();nop();
}

/*====================================================
字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù)
函數(shù)原型： void send_byte(uchar c);
Function: 將數(shù)據(jù)C發(fā)送出去，可以是地址，也可以是數(shù)據(jù)，發(fā)完后等待回應(yīng)，并對此狀態(tài)
位進(jìn)行操作（不應(yīng)答或非應(yīng)答都使ack=0 ），發(fā)送數(shù)據(jù)正常，ack=1;ack=0
表示被控器無應(yīng)答或損壞。
====================================================*/
void send_byte(uchar c)
{
uchar bit_count;
for (bit_count=0;bit_count<8;bit_count++)
{
if ((c<<bit_count)&0x80) {SDA=1;}
else {SDA=0;}
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=0;
}
nop();nop();
SDA=1;
nop();nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();
if (RC4==1) ack=0;
else ack=1; //用ASK=1為有應(yīng)答信號
SCL=0;
nop();nop();
}

/*================================================
字節(jié)數(shù)據(jù)接收函數(shù)
函數(shù)原型：uchar receive_byte();
FUNCTION: 用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù)，并判斷總線錯誤（不發(fā)應(yīng)答信號），
發(fā)完后請用應(yīng)答函數(shù)。
====================================================*/
uchar receive_byte()
{
uchar retc,bit_count;
retc=0;
SDA=1;
for (bit_count=0;bit_count<8;bit_count++)
{
nop();
SCL=0;
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=1;
nop();nop();
retc=retc<<1;
if (RC4==1) retc=retc+1;
nop();nop();
}
SCL=0;
nop();nop();
return (retc);
}


/*=================================================
向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)
函數(shù)原型： bit I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);
Function: 從啟動總線到發(fā)送地址，數(shù)據(jù)，結(jié)束總線的全過程，從器件地址sla。如果
返回1表示操作成功，否則操作有誤。
================================================*/
void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no)
{
uchar i;
start_i2c();
send_byte(sla);
if (ack==0) i2c_error();
send_byte(suba);
if (ack==0) i2c_error();
for (i=0;i<no;i++)
{
send_byte(*s);
if (ack==0) i2c_error();
s++;
}
stop_i2c();
// return(1);
}

/*****************************************************************
延時函數(shù)
函數(shù)原型： void delay_250ms();
FUNCTION: 延明250ms
*****************************************************************/
void delay_250ms()
{
unsigned int d=24999;
while (--d);
}

/*****************************************************************
總線錯誤函數(shù)
函數(shù)原型：　void i2c_error();
Function: 通過RD7閃動8次表示總線操作失敗一次報(bào)警。
*****************************************************************/
void i2c_error ()
{
uchar i;
for (i=0;i<8;i++)
{
RD7=0;
delay_250ms();
RD7=1;
delay_250ms();
}

}
/**********END**************/