I2C总线——EEPROM读写——51单片机模拟通讯

I2C基础归纳

两根信号线，一根数据一根时序，主从模式，一应一答。龙顺宇讲stm8时举的例子：衙门断案，非常形象。今天在书店偶然看到，仔细翻阅了一下，收获很大。

我觉得这个难点主要在于应答位的掌握，究竟是主机应答还是从机应答，因为有的时候即便应答位设置错误，也能正常写入。这就导致了没有示波器情况下，无法简单的通过应答位来判断读写是否成功。所幸Proteus有I2C debug功能，今天一天终于分析出了可以稳定使用的模拟方式。还有就是接收，写入，开始，停止等子函数运行后SCL和SDA高低电平影响下一个子函数的问题。

I2C时序

我按照书上的几个时序分解画了一下，datasheet没太看懂。。。

借此机会，发现了一个画时序图很好用的软件TimeGen。

需要注意的就是，主从应答信号前一个操作结束，应该在SCL = 0后，将SDA = 1，不然从机信号无法发送。不，主要是因为线与的关系，都是漏极开路，无法检测信号。

其余的没啥难度，下降沿触发开始，上升沿结束，有效数据要保持5us左右。然后就可以根据这些时序，将子函数依次写出来。

全部程序

#include

#include

sbit SDA = P2^0;

sbit SCL = P2^1;

unsigned char ACK_flag = 0;

void delay_5us();

void I2C_init();

void I2C_Start();

void I2C_Stop();

void I2C_Send(unsigned char byte);

unsigned char I2C_Get();

void I2C_ACK_Send(bit A);

bit I2C_ACK_Get();

void I2C_Write(unsigned char add_7,unsigned char add,unsigned char byte);

unsigned char I2C_Read(unsigned char add_7,unsigned char add);

void delay(unsigned int z)

{

unsigned int i;

unsigned char j;

for(i = z;i>0;i--)

for(j =  114;j>0;j--);

}

void main()

{

I2C_init(); //初始化

/* 写入段 */

I2C_Write(0xa0,0x20,0x55);

delay(40);

/* 读取段 */

P1 = I2C_Read(0xa0,0x20);

if(ACK_flag) P1 = 0x00; //校验是否出现无应答

while(1);

}

/* 延时5微秒 */

void delay_5us()

{

_nop_();

}

/* I2C初始化 */

void I2C_init()

{

SCL = 1;  //拉高SDA和SCL

_nop_();

SDA = 1;

delay_5us();

}

/* I2C开始信号 */

void I2C_Start()

{

SDA = 1;

SCL = 1; //打开时钟

delay_5us();

SDA = 0; //产生SDA下降沿，触发开始信号

delay_5us();

}

/* I2C结束信号 */

void I2C_Stop()

{

SCL = 0;

SDA = 0;

_nop_();

SCL = 1;     //打开时钟

delay_5us();

SDA = 1;     //产生SDA上升沿，触发结束信号

delay_5us();

}

/* I2C数据发送 */

void I2C_Send(unsigned char byte)

{

unsigned char i,temp;

temp = byte;

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

{

SCL = 0; //关闭时钟准备数据变化

if(temp & 0x80) //从最高位发送 1000 0000

{

SDA = 1;

}

else

{

SDA = 0;

}

delay_5us();

SCL = 1;   //打开时钟发送数据

delay_5us();

temp <<= 1;

}

}

/* I2C数据接收 */

unsigned char I2C_Get()

{

unsigned char i,byte;

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

{

SCL = 0;  //关闭时钟准备数据变化

_nop_();

SCL = 1;     //打开时钟接收数据

delay_5us();

if(SDA) byte++; //从最高位接收

SCL = 0; //接收完毕关闭时钟

if(i == 7) return byte; 

byte <<= 1;

}

return 0x50;

}

/* I2C主机应答 */

void I2C_ACK_Send(bit A)

{

SCL = 0;

_nop_();

if(A) //如果i = 1那么拉低数据总线，表示主机应答。

{

SDA = 0;

} //如果i = 0发送非应答

else

{

SDA = 1;

}

delay_5us();

SCL = 1;

_nop_();

SCL = 0;

_nop_();

SDA = 1;

_nop_();

}

/* I2C从机应答*/

bit I2C_ACK_Get()

{

bit flag;

SCL = 0;

SDA = 1;

_nop_();

SCL = 1;

_nop_();

  flag = SDA;

_nop_();

SCL = 0;

return flag; 

}

/* 写入段 */

void I2C_Write(unsigned char add_7,unsigned char add,unsigned char byte)

{

I2C_Start(); //开始

I2C_Send(add_7+0); //写eeprom

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

I2C_Send(add); //选择内存地址

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

I2C_Send(byte); //写数据

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

I2C_Stop(); //主机停止

}

/* 读取段 */

unsigned char I2C_Read(unsigned char add_7,unsigned char add)

{

unsigned char message;

I2C_Start(); //开始

I2C_Send(add_7+0); //写eeprom

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

I2C_Send(add); //选择内存地址

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

I2C_Start(); //重开始

I2C_Send(add_7+1); //读eeprom

if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1; //接收从机ACK

message = I2C_Get();         //接收从机数据

I2C_ACK_Send(0); //主机发送ACK

I2C_Stop(); //主机停止

return message;

}

Proteus仿真

I2C debug还是很好用的，但是示波器一直搞不懂怎么用。还好有视频教程的例程，分析了半天发现问题主要在第二段上。然而把两部分开执行都可以正常运行，之前在开发板上运行的时候也是这样。用例程的读取EEPROM程序也能读出之前写入的值。

最后的原因是，EEPROM写入可擦除存储部分需要花10ms的时间，datasheet上有写，但是没看懂。