PIC單片機(jī)I2C的應(yīng)用（24LC02）
I2C總線特點(diǎn)
I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)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?？偩€的長(zhǎng)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(gè)組件。I2C總線的另一個(gè)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(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)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(shí)SDA上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，SCL為低電平時(shí)允許SDA變化。如果SCL處于高電平時(shí)，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(shí)鐘頻率100kHz)和快速模式(時(shí)鐘頻率400kHz)。同一總線上可以連接多個(gè)帶有I2C接口的器件，每個(gè)器件都有一個(gè)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(gè)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(huì)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(gè)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(hào)， 它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。
開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。
結(jié)束信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，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(hào)：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(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，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(shí)，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(gè)從設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí)，主設(shè)備首先發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)Start信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被所有的從設(shè)備接收。即從設(shè)備準(zhǔn)備接收CPU的信號(hào)，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(gè)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(hào)；如果收到的地址和它自己的地址相同，它就發(fā)出一個(gè)信號(hào)給主設(shè)備，這個(gè)信號(hào)稱為應(yīng)答Acknowledge信號(hào)。當(dāng)主設(shè)備收到應(yīng)答信號(hào)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(shí)，主設(shè)備發(fā)出一個(gè)Stop信號(hào)，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(hào)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(shí)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(shí)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(shí)為讀操作，為0時(shí)為寫操作。
1．寫過程
(1)上電后等待一個(gè)延時(shí)(1ms)。
(2)器件尋址，給一個(gè)起始信號(hào)(SCL為高電平時(shí)SDA給一個(gè)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(gè)器件會(huì)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(gè)周期時(shí)SDA給出一個(gè)低電平，作為應(yīng)答信號(hào)。
(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(hào) (SCL為高電平時(shí)，SDA給出一個(gè)上升沿)，接著要等待一個(gè)擦寫時(shí)間。
·頁寫模式：給出地址以后連續(xù)給出64個(gè)數(shù)據(jù)。如果多于64個(gè)數(shù)據(jù)，則地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)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(gè)方法(應(yīng)答查詢)，如果器件還處于擦寫狀態(tài)，則不會(huì)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(gè)延時(shí)(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(hào)。
·選擇/隨機(jī)讀：先偽寫(用于給出一個(gè)地址)，然后再次啟動(dòng)，讀取數(shù)據(jù)。
·連續(xù)讀：讀取一個(gè)以后給一個(gè)應(yīng)答，這樣器件會(huì)再給出下一個(gè)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(shí)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.(RC4當(dāng)然你可以任意選擇腳位）
2, SCL------->18 Pin.(RC3當(dāng)然你可以任意選擇腳位）
3， PORTC----->外接8個(gè)LED，顯示讀出的數(shù)據(jù)，在這里，讀出的剛好是一個(gè)閃動(dòng)的流水燈狀態(tài)。
//I2C的應(yīng)用
//★★★★★★★★★I2C★★★★★★★★★★★\
//單片機(jī)型號(hào)：PIC16F877A，EEPROM 24LC02B
//實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釯2C（SPI串行通信）通信的一般步驟方法及協(xié)議。
//功能描述：I2C通信，當(dāng)按下RD0時(shí)，把用戶定義的數(shù)組寫到24LC04B中，寫完后RB1口燈亮。
// 當(dāng)按下RD1時(shí)，從24LC04B中讀出數(shù)據(jù)，送PORTB口顯示。
*******************************************************************/
#include
#define scl TRISC3 //定義時(shí)鐘線
#define sda TRISC4//定義數(shù)據(jù)線
#define nop() asm("nop")
//#define nop() asm("asm")
#define uchar unsigned char
__CONFIG(0xf73a);
uchar no,ack,c,data;
uchar code[]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff}; //送往24LC04的數(shù)據(jù)，也是PD口要顯示的數(shù)據(jù)
//void start_i2c();
//void send_byte(uchar c);
//uchar receive_byte(void);
//void i_send_str(uchar sal,uchar suba,uchar *s,uchar no);
//void i_receive_str()
//========================================================================
//功能描述：初始化子程序
//函數(shù)名稱：init();
void init()
{
TRISC=0xff; //C口設(shè)為輸入，RC3為SCL線，RC4為SDA線
PORTC=0x00;
TRISB=0x00; //B口設(shè)為輸出，用來顯示IC24LC02中讀出的內(nèi)容
PORTB=0x00;
TRISD=0xff; //D口設(shè)為輸入，當(dāng)RD0口為低電平時(shí)，開始寫，當(dāng)RD1口為低電來時(shí)，開始讀。
PORTD=0xff;
}
//========================================================================
//功能描述：延時(shí)子程序
//函數(shù)名稱：delay_250ms();
void delay_250ms()
{
unsigned int d=24999;
while(--d);
}
//========================================================================
//功能描述：I2C啟動(dòng)程序
//函數(shù)名稱：start_i2c();
void start_i2c()
{
sda=1; //發(fā)送啟動(dòng)條件的數(shù)據(jù)信號(hào)
nop();
scl=1;
nop();nop();nop();nop();nop(); //24LC02要求的建立時(shí)間
sda=0; //發(fā)送起始信號(hào)
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();
}
//========================================================================
//功能描述：I2C停止程序
//函數(shù)名稱：stop_i2c();
void stop_i2c()
{
sda=0; //發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號(hào)
nop();
scl=1;
nop();nop();nop();nop();
sda=1;
nop();nop();nop();nop();
}
{sda=1;} #define scl TRISC3 //定義時(shí)鐘線 #define sda TRISC4 //定義數(shù)據(jù)線 #define nop() asm("nop") //#define nop() asm("asm") #define uchar unsigned char #define uint unsigned int __CONFIG(0xf73a); uchar no,ack,c,data; uchar code[]={0xff,0x7f,0x5f,0x3f,0x1f}; //送往24LC04的數(shù)據(jù)，也是PD口要顯示的數(shù)據(jù) //======================================================================== //功能描述：初始化子程序 //函數(shù)名稱：init(); void init() { TRISC=0xff; //C口設(shè)為輸入，RC3為SCL線，RC4為SDA線 PORTC=0x00; TRISB=0x00; //B口設(shè)為輸出，用來顯示IC24LC02中讀出的內(nèi)容 PORTB=0x00; TRISD=0xff; //D口設(shè)為輸入，當(dāng)RD0口為低電平時(shí)，開始寫，當(dāng)RD1口為低電來時(shí)，開始讀。 PORTD=0xff; } //======================================================================== //功能描述：延時(shí)子程序 //函數(shù)名稱：delay_250ms(); void delay() { unsigned int d=24999; while(--d); } //======================================================================== //功能描述：I2C啟動(dòng)程序 //函數(shù)名稱：start_i2c(); void start_i2c() { sda=1; //發(fā)送啟動(dòng)條件的數(shù)據(jù)信號(hào) nop(); scl=1; nop();nop();nop();nop();nop(); //24LC02要求的建立時(shí)間 sda=0; //發(fā)送起始信號(hào) 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(); } //======================================================================== //功能描述：I2C停止程序 //函數(shù)名稱：stop_i2c(); void stop_i2c() { sda=0; //發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號(hào) nop(); scl=1; nop();nop();nop();nop(); sda=1; nop();nop();nop();nop(); } //======================================================================== //功能描述：字節(jié)傳送程序 // 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(duì)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 //函數(shù)名稱：send_byte(uchar c）; void send_byte(uchar c) { uchar bit_count; for(bit_count=0;bit_count<8;bit_count++) { if((c< else {sda=0;} nop(); scl=1; nop();nop();nop();nop(); scl=0; } nop();nop(); sda=1; nop();nop(); scl=1; nop();nop(); if(RC4==1) ack=0; //用ACK=1作為有應(yīng)答信號(hào) else ack=1; scl=0; nop();nop(); } //======================================================================== //功能描述：字節(jié)數(shù)據(jù)接收程序 //FUNCTION: 用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù)，并判斷總線錯(cuò)誤（不發(fā)應(yīng)答信號(hào)）， //發(fā)完后請(qǐng)用應(yīng)答函數(shù)。 //函數(shù)名稱：receive_byte(void); 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(); scl=1; nop();nop(); retc=retc<<1; if(RC4==1) retc=retc+1; nop();nop(); } scl=0; nop();nop(); return(retc); } //======================================================================== //功能描述：報(bào)錯(cuò)程序 //函數(shù)名稱：i2c_error(); void i2c_error() { uchar i; for(i=0;i<8;i++) { PORTB=0x00; delay(); PORTB=0x20; delay(); } } //======================================================================== //功能描述：向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)程序 //Function: 從啟動(dòng)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 //函數(shù)名稱：i_send_str(uchar sla,uchar shba,uchar *s,uchar no); void i_send_str(uchar sla,uchar shba,uchar *s,uchar no) { uchar i; start_i2c(); send_byte(sla); //發(fā)送器件地址 if(ack==0) i2c_error(); send_byte(shba); //發(fā)送子地址 if(ack==0) i2c_error(); for(i=0;i { send_byte(*s); if(ack==0) i2c_error(); s++; } stop_i2c(); //return(1); } //======================================================================== //功能描述：從器件接收多字節(jié)程序 //Function:1.發(fā)送器件地址。2。發(fā)送字地址。3。發(fā)送讀命令和器件地址。 //函數(shù)名稱：i_reveive_str(); void i_receive_str() { uchar i; for(i=0;i<5;i++) { start_i2c(); send_byte(0xa0); //發(fā)送器件地址 if(ack==0) i2c_error(); //如果無應(yīng)答，則進(jìn)入I2C_error錯(cuò)誤模式 send_byte(i); //發(fā)送字地址 if(ack==0) i2c_error(); start_i2c(); //重新啟動(dòng)總線 send_byte(0xa1); //發(fā)送讀命令和器件地址 if(ack==0) i2c_error(); data=receive_byte(); stop_i2c(); PORTB=data; delay(); } } //======================================================================== //功能描述：主程序 //函數(shù)名稱：main(); main() { init(); while(1) { if(RD0&&RD1) { i_send_str(0xa0,0x00,code,5); //發(fā)送多個(gè)字節(jié) PORTB=0x01; } delay(); if(!RD0&&!RD1) { i_receive_str();} } }
//========================================================================
//功能描述：字節(jié)傳送程序
// 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(duì)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
//函數(shù)名稱：send_byte(uchar c）;
void send_byte(uchar c)
{
uchar bit_count;
for(bit_count=0;bit_count<8;bit_count++)
{
if((c<
else {sda=0;}
nop();
scl=1;
nop();nop();nop();nop();
scl=0;
}
nop();nop();
sda=1;
nop();nop();
scl=1;
nop();nop();
if(RC4==1) ack=0; //用ACK=1作為有應(yīng)答信號(hào)
else ack=1;
scl=0;
nop();nop();
}
//========================================================================
//功能描述：字節(jié)數(shù)據(jù)接收程序
//FUNCTION: 用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù)，并判斷總線錯(cuò)誤（不發(fā)應(yīng)答信號(hào)），
//發(fā)完后請(qǐng)用應(yīng)答函數(shù)。
//函數(shù)名稱：receive_byte(void);
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();
scl=1;
nop();nop();
retc=retc<<1;
if(RC4==1) retc=retc+1;
nop();nop();
}
scl=0;
nop();nop();
return(retc);
}
//========================================================================
//功能描述：報(bào)錯(cuò)程序
//函數(shù)名稱：i2c_error();
void i2c_error()
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
PORTB=0x00;
delay_250ms();
PORTB=0x20;
delay_250ms();
}
}
//========================================================================
//功能描述：向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)程序
//Function: 從啟動(dòng)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
//函數(shù)名稱：i_send_str(uchar sla,uchar shba,uchar *s,uchar no);
void i_send_str(uchar sla,uchar shba,uchar *s,uchar no)
{
uchar i;
start_i2c();
send_byte(sla); //發(fā)送器件地址
if(ack==0) i2c_error();
send_byte(shba); //發(fā)送子地址
if(ack==0) i2c_error();
for(i=0;i
send_byte(*s);
if(ack==0) i2c_error();
s++;
}
stop_i2c();
//return(1);
}
//========================================================================
//功能描述：從器件接收多字節(jié)程序
//Function:1.發(fā)送器件地址。2。發(fā)送字地址。3。發(fā)送讀命令和器件地址。
//函數(shù)名稱：i_reveive_str();
void i_receive_str()
{
uchar i;
for(i=0;i<9;i++)
{
start_i2c();
send_byte(0xa0); //發(fā)送器件地址
if(ack==0) i2c_error(); //如果無應(yīng)答，則進(jìn)入I2C_error錯(cuò)誤模式
send_byte(i); //發(fā)送字地址
if(ack==0) i2c_error();
start_i2c(); //重新啟動(dòng)總線
send_byte(0xa1); //發(fā)送讀命令和器件地址
if(ack==0) i2c_error();
data=receive_byte();
stop_i2c();
PORTB=data;
delay_250ms();
}
}
//========================================================================
//功能描述：主程序
//函數(shù)名稱：main();
#include
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