IIC接口与AT24C02.ppt

手把手教你学51单片机 之MCS 51实战篇 主讲 尹延辉策划 张勇开发板 LT Super51QQ群 31646346网址 E Mail litianmcu litianmcu 实战篇第八讲 IIC接口与AT24C02 本讲内容提要IIC总线定义与特点IIC总线的工作原理IO口模拟IIC总线时序AT24C02系列EEPROM简介AT24C02的C51编程 温故知新 SPI接口与DS1302 SPI接口协议简介片选线 时钟线 数据线 四线制与三线制 全双工与半双工SPI接口时序图高 低电平使能 上升沿 下降沿锁存数据 等区别根据时序图编写程序利用IO口按照时序图编写C语言程序的方法 实时时钟芯片DS1302寄存器区与RAM区 读与写的区别 单次模式与突发模式 寄存器区前七个单元的内容定义 秒分时日月星期年 释疑解惑 SPI接口与DS1302 填空题对于同步串口 至少具有一根时钟线用于数据同步 四线制SPI可以全双工传送 而三线制SPI只能半双工传送 DS1302的SPI接口属于三线制 片选线高 高 低 电平使能 写入模式时上升沿锁存 读出时下降沿锁存 对于DS1302寄存器区与RAM区的突发读 写的命令分别为0 xBF 0 xBE 0 xFF 0 xFE DS1302的寄存器区批量读出7字节数据 分别代表秒 分 时 日 月 星期 年数值 实验题在实验四十的基础上增加串口读取时间命令 串口助手发送字符 r 或 R 学习板会发送日期与时间信息到串口助手 格式自定 新语新知 I2C总线定义 I2C Inter IntegratedCircuit 总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线 用于连接微控制器及其外围设备 I2C总线产生于在80年代 最初为音频和视频设备开发 如今主要在服务器管理中使用 其中包括单个组件状态的通信 例如管理员可对各个组件进行查询 以管理系统的配置或掌握组件的功能状态 如电源和系统风扇 可随时监控内存 硬盘 网络 系统温度等多个参数 增加了系统的安全性 方便了管理 TWI Atmel某些型号单片机及存储器等单片机外围器件内集成两线制串行接口模块 Atmel文档称它为TWI接口 事实上TWI与PHILIPS的I2C总线是同一回事 之所以叫它TWI是因为这样的命名可使Atmel避免交术语版税 所以 TWI是兼容I2C的一种说法 新语新知 I2C总线的特点 I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性 由于接口直接在组件之上 因此I2C总线占用的空间非常小 减少了电路板的空间和芯片管脚的数量 降低了互联成本 总线的长度可高达25英尺 并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件 I2C总线的另一个优点是 它支持多主控 multimastering 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线 一个主控能够控制信号的传输和时钟频率 当然 在任何时间点上只能有一个主控 新语新知 I2C总线的工作原理 I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线 可发送和接收数据 在CPU与被控IC之间 IC与IC之间进行双向传送 最高传送速率100kbps 各种被控制电路均并联在这条总线上 但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作 所以每个电路和模块都有唯一的地址 在信息的传输过程中 I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器 或被控器 又是发送器 或接收器 这取决于它所要完成的功能 CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分 地址码用来选址 即接通需要控制的电路 确定控制的种类 控制量决定该调整的类别 如对比度 亮度等 及需要调整的量 这样 各控制电路虽然挂在同一条总线上 却彼此独立 互不相关 新语新知 I2C总线的工作原理 I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号 它们分别是 开始信号 结束信号和应答信号 开始信号 SCL为高电平时 SDA由高电平向低电平跳变 开始传送数据 结束信号 SCL为高电平时 SDA由低电平向高电平跳变 结束传送数据 应答信号 接收数据的IC在接收到8bit数据后 向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲 表示已收到数据 CPU向受控单元发出一个信号后 等待受控单元发出一个应答信号 CPU接收到应答信号后 根据实际情况作出是否继续传递信号的判断 若未收到应答信号 由判断为受控单元出现故障 这些信号中 起始信号是必需的 结束信号和应答信号 都可以不要 新语新知 I2C总线的时序图 新语新知 AT24C02 AT24C02是由ATMEL公司提供的 I2C总线串行EEPROM 其容量为2Kbit 256B 工作电压在2 7V 5 5V之间 生产工艺是CMOS工艺 新语新知 AT24C02 各引脚功能A2 A0 器件地址选择引脚 将这3个引脚配置成不同的编码值 在同一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片 SDA 串行数据输入输出口 是一个双向的漏极开路结构的引脚 容量扩展时可以将多片24系列的SDA引脚直接相连 SCL 串行移位时钟控制端 写入时上升沿起作用 读出时下降沿起作用 WP 硬件写保护控制引脚 当其为低电平时 正常写操作 高电平时 对EEPROM部分存储区域提供硬件写保护功能 即对被保护区域只能读不能写 GND 接地 VCC 接 5V电压 新语新知 电路设计 新语新知 程序流程 容量计算方法AT24Cxx 01 1024容量 xxX1Kbit型号系列列表AT24C011K 128X8 AT24C022K 256X8 AT24C044K 512X8 AT24C088K 1KX8 AT24C1616K 2KX8 AT24C512512K 64KX8 AT24C10241M 128KX8 新语新知 IIC与AT24C02实验 实验四十一AT24C02数据读写实验实验目的 初步掌握IIC总线通信程序的原理与使用方法 并通过AT24C02验证 实验现象 通过仿真芯片 在while 1 死循环处设置一个断点 可以在Watch窗口观察到之前写入AT24C02又被读出的8个字节数据 实验原理 根据教程中给出的时序图 编写IIC总线通信的位操作宏与函数 单字节读写函数 根据AT24C02的流程图 编写多字节读写函数 利用这一族函数将8个字节的数据写入AT24C02的前8个地址单元 然后读出 并在仿真环境中观察 验证 新语新知 IIC与AT24C02实验 实验四十二AT24C02与数码管联合应用实验实验目的 通过AT24C02与数码管的联合应用 进一步掌握AT24C02的用法 实验现象 在主程序开始初始化一个4字节数组 例如初始值为0 x12 0 x34 0 x56 0 x78 程序全速运行后显示在数码管上的数据与此数组的初始化值相同 实验原理 将4个字节的数据写入AT24C02的前4个地址单元 然后读出 并调用数码管显示函数将其显示在数码管上 注意本实验要先将IIC总线与AT24C02相关的函数封装成头文件 新语新知 IIC与AT24C02实验 实验四十三AT24C02与矩阵键盘联合应用实验实验目的 通过AT24C02与矩阵键盘的联合应用 进一步掌握AT24C02的用法 实验现象 电话本 功能 上电复位后数码管显示AT24C02内部存储了多少个8位电话号码 按动键码为15 16的矩阵按键可以上翻 下翻页 流水灯显示当前正在浏览电话号码的编号 长按键码为14的矩阵按键3秒以上 可以开始输入新号码 实验原理 AT24C02的最高地址 0 xff地址单元处 用于存储电话号码个数N TEL 通过此数值可以计算出最末一个号码的存储位置 将矩阵键盘输入的8位数字存储在4字节数组中 然后将此四节数据存入AT24C02中 地址为N TEL乘4 然后将N TEL自增1后回写到AT24C02的最高地址处 新语新知 IIC与AT24C02实验 实验四十四AT24C02与DS1302联合应用实验实验目的 通过AT24C02与DS1302的联合应用 进一步掌握AT24C02的用法 实验现象 长按S3按键3秒以上 按键按下的日期与时间 月日时分 4字节数据 会被存储在AT24C02中 短按S3可以依次浏览先前按键按下的时间 实验原理 AT24C02的最高地址 0 xff地址单元处 用于存储时间信息个数N TIME 通过此数值可以计算出最末一个时间的存储位置 将长按S3时从DS1302中读出的8位时间数字 月日时分 存储在4字节数组中 然后将此四节数据存入AT24C02中 地址为N TIME乘4 然后将N TIME自增1后回写到AT24C02的最高地址处 新语新知 IIC与AT24C02实验 实验四十五AT24C02与UART联合应用实验实验目的 通过AT24C02与UART的联合应用 进一步掌握AT24C02的用法 实验现象 从串口调试助手向学习板发送字符串 字符串会被存储到AT24C02中 短按S3可以把存储于AT24C02的字符串读出发送到串口调试