51单片机模块化创新视频教程-I2C总线 AT24c02学习笔记

51 单片机模块化创新视频教程-零基础学 51 单片机与 C 语言技术视频教程 基于 ZY-1实验开发板 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 I2C AT24C02模块教程 （一） 、I2C总线概念 I2C 总线是一种双向二线制总线，它的结构简单，可靠性和抗干扰性 能好。目前很多公司都推出了基于I2C 总线的外围器件，例如我们学 习板上的24c02芯片 ，就是一个带有I2C 总线接口的E2PROM存储器， 具有掉电记忆的功能，方便进行数据的长期保存。 （二） 、I2C总线结构 I2C 总线结构很简单，只有两条线，包括一条数据线（SDA）和一条 串行时钟线（SCL） 。具有I2C 接口的器件可以通过这两根线接到总线 上，进行相互之间的信息传递。连接到总线的器件具有不同的地址， CPU根据不同的地址进行识别， 从而实现对硬件系统简单灵活的控制。 一个典型的I2C 总线应用系统的组成结构如下图所示 （假设图中的微 控制器、LCD 驱动、E2PROM、ADC各器件都是具有I2C 总线接口的器 件） ： 我们知道单片机串行通讯的发送和接收一般都各用一条线TXD 和 RXD，而I2C总线的数据线既可以发送也可以接受，工作方式可以通过 软件设置。所以，I2C 总线结构的硬件结构非常简洁。 当某器件向 总线上发送信息时，它就是发送器，而当其从总线上接收 51 单片机模块化创新视频教程-零基础学 51 单片机与 C 语言技术视频教程 基于 ZY-1实验开发板 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 信息时，又成为接收器。 （三） 、I2C总线上的数据传送 下面我们看看I2C 总线是如何进行数据传送的。我们知道，在一根数 据线上传送数据时必须一位一位的进行，所以我们首先研究位传送。 1、位传输 I2C 总线每传送一位数据必须有一个时钟脉冲。 被传送的数据在时钟 SCL的高电平期间保持稳定，只有在SCL 低电平期间才能够改变，示 意图如下图所示，在标准模式下，高低电平宽度必须不小于4.7us。 那么是不是所有I2C总线中的信号都必须符合上述的有效性呢？只有 两个例外，就是开始和停止信号。 开始信号：当SCL 为高电平时，SDA 发生从高到低的跳变，就定义为 开始信号。 停止信号：当SCL 为高电平时，SDA 发生从低到高的跳变，就定义为 结束信号。 开始和结束信号的时序图如下图所示： 51 单片机模块化创新视频教程-零基础学 51 单片机与 C 语言技术视频教程 基于 ZY-1实验开发板 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 2、数据传输的字节格式 SDA 传送数据是以字节为单位进行的。每个字节必须是8 位，但是传 输的字节数量不受限制，首先传送的是数据的最高位。每次传送一个 字节完毕，必须接收到从机发出的一个应答位，才能开始下一个字节 的传输。如果没有接受到应答位，主机则产生一个停止条件结束本次 的传送。 那么从机应该发出什么信号算是产生了应答呢？这个过程是 这样的。当主器件传送一个字节后，在第9 个SCL时钟内置高SDA 线， 而从器件的响应信号将SDA拉低，从而给出一个应答位。 好啦， 了解了 I2C 传输数据的格式， 现在来研究双方传送的协议问题。 3、 I2C 数 据传输协议 I2C 总线的数据传输协议如下： （1） 、主器件发出开始信号 （2） 、主器件发出第一个字节，用来选通相应的从器件。其中前7位 为地址码，第8位为方向位(R/W)。方向位为“0”表示发送，方向位 为“1”表示接受。 （3） 、从机产生应答信号，进入下一个传送周期，如果从器件没有给 出应答信号，此时主器件产生一个结束信号使得传送结束，传送数据 51 单片机模块化创新视频教程-零基础学 51 单片机与 C 语言技术视频教程 基于 ZY-1实验开发板 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 无效。 （4） 、接下来主、从器件正式进行数据的传送，这时在I2C 总线上每 次传送的数据字节数不限，但每一个字节必须为8 位（传送的时候先 送高位， 再送低位） 。当一个字节传送完毕时，再发送一个应答位（第 9位） ，如上一条所述，这样每次传送一个字节都需要9 个时钟脉冲。 数据的传送过程如下图所示： （四） 、24c02 芯片相关介绍 AT24c02 是带有I2C总线接口的E2PROM存储器， 具有掉电记忆的功能， 并且可以象普通RAM一样用程序改写。 它的容量是1024 个字节， 有A2、 A1、A0 三位地址，可见I2C 总线上可以连接8 片AT24c02，它的寻址 字节是1010 A2A1A0 R/W。板上面24c02的电路连接如图所示： 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 慧净 51 单片机模块化创新视频教程-零基础学 51 单片机与 C 语言技术视频教程 基于 HL-1、HJ-C52 实验开发板 我们对引脚的功能作一个简单的解释： VCC，GND：电源、地引脚 A2A1A0：地址引脚 SCLK 、SDA：通信引脚 WP：写 保护引脚 从上面的电路连接知：A2A1A0=000，可见如果要对24c02进行写操作， 寻址字节是1010 0000； 如果对24c02 进行读操作，寻址字节是1010 000 1。HL-1用单片机的 P2.1 脚 （HJ-C52用P1.7脚） 作为串行时钟线， HL-1用P2.0脚（HJ-C52 用P1.2脚）作串行数据线。 写过程： （1） 、主机首先发出开始信号 （2） 、发出写24c02的寻址字节1010 000 0，即0A0H （3） 、发数据写入24c02 的地址，本例中为01H （4） 、 往24c02 中写入数据， 这里是3个字节， 分别为48h， 0ebh， 52h。 （5） 、写完毕发出停止信号 读过程： （1） 、主机发出start 信号 （2） 、发写24c02 的寻址字节1010 000 0 （大家可能要问：我们是读数据，为什么要发写信号呢？这是因为你 首先要送出一个信号，说明从24c02 中的哪个地址读取数据。 ） （3） 、发要读取的数据在24c02 中的地址，即01h 网站：WWW.HNZHIYU.CN销售QQ：1018973181 慧净 5