IIC 是作为英特尔IC 的互补，这种总线类型是由菲利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实施数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。例如：内存中的SPD信息,通过IIC，与BX芯片组联系，IIC 存在于英特尔PIIX4结构体系中。
随着大规模集成电路技术的发展，把CPU和一个单独工作系统所必需的ROM、RAM、I/O端口、A/D、D/A等外围电路集成在一个单片内而制成的单片机或微控制器愈来愈方便。目前，世界上许多公司生产单片机，品种很多。其中包括各种字长的CPU，各种容量的ROM、RAM以及功能各异的I/O接口电路等等，但是，单片机的品种规格仍然有限，所以只能选用某种单片机来进行扩展。扩展的方法有两种：一种是并行总线，另一种是串行总线。由于串行总线的连线少，结构简单，往往不用专门的母板和插座而直接用导线连接各个设备。因此，采用串行线可大大简化系统的硬件设计。PHILIPS公司早在十几年前就推出了I2C串行总线，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决和高低速设备同步等功能。因此，这是一种高性能的串行总线。 1 I2C总线的硬件结构
I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。典型的I2C总线结构如图1所示。
为了避免总线信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端时必须是开漏输出或集电极开路输出。设备与总线的接口电路如图2所示。设备上的串行数据线SDA接口电路应该是双向的，输出电路用于向总线上发送数据，输入电路用于接收总线上的数据。而串行时钟线也应是双向的，作为控制总线数据传送的主机，一方面要通过SCL输出电路发送时钟信号，另一方面还要检测总线上的SCL电平，以决定什么时候发送下一个时钟脉冲电平；作为接受主机命令的从机，要按总线上的SCL信号发出或接收SDA上的信号，也可以向SCL线发出低电平信号以延长总线时钟信号周期。总线空闲时，因各设备都是开漏输出，上拉电阻Rp使SDA和SCL线都保持高电平。任一设备输出的低电平都将使相应的总线信号线变低，也就是说：各设备的SDA是“与”关系，SCL也是“与”关系。
总线对设备接口电路的制造工艺和电平都没有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。在I2C总线上的数据传送率可高达每秒十万位，高速方式时在每秒四十万位以上。另外，总线上允许连接的设备数以其电容量不超过400pF为限。
总线的运行（数据传输）由主机控制。所谓主机是指启动数据的传送（发出启动信号）、发出时钟信号以及传送结束时发出停止信号的设备，通常主机都是微处理器。被主机寻访的设备称为从机。为了进行通讯，每个接到I2C总线的设备都有一个唯一的地址，以便于主机寻访。主机和从机的数据传送，可以由主机发送数据到从机，也可以由从机发到主机。凡是发送数据到总线的设备称为发送器，从总线上接收数据的设备被称为接受器。
I2C总线上允许连接多个微处理器以及各种外围设备，如存储器、LED及LCD驱动器、A/D及D/A转换器等。为了保证数据可靠地传送，任一时刻总线只能由某一台主机控制，各微处理器应该在总线空闲时发送启动数据，为了妥善解决多台微处理器同时发送启动数据的传送（总线控制权）冲突，以及决定由哪一台微处理器控制总线的问题，I2C总线允许连接不同传送速率的设备。多台设备之间时钟信号的同步过程称为同步化。 2 I2C数据传输
在I2C总线传输过程中，将两种特定的情况定义为开始和停止条件（见图3）：当SCL保持“高”时，SDA由“高”变为“低”为开始条件；当SCL保持“高”且SDA由“低”变为“高”时为停止条件。开始和停止条件均由主控制器产生。使用硬件接口可以很容易地检测到开始和停止条件，没有这种接口的微机必须以每时钟周期至少两次对SDA取样，以检测这种变化。 SDA线上的数据在时钟“高”期间必须是稳定的，只有当SCL线上的时钟信号为低时，数据线上的“高”或“低”状态才可以改变。输出到SDA线上的每个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须要有一个应答ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一内部中断）前不能接收另一数据的完整字节时，它可以保持时钟线SCL为低，以促使发送器进入等待状态；当接收器准备好接受数据的其它字节并释放时钟SCL后，数据传输继续进行。I2C数据总线传送时序如图4所示。
数据传送具有应答是必须的。与应答对应的时钟脉冲由主控制器产生，发送器在应答期间必须下拉SDA线。当寻址的被控器件不能应答时，数据保持为高并使主控器产生停止条件而终止传输。在传输的过程中，在用到主控接收器的情况下，主控接收器必须发出一数据结束信号给被控发送器，从而使被控发送器释放数据线，以允许主控器产生停止条件。合法的数据传输格式如下：
I2C总线在开始条件后的首字节决定哪个被控器将被主控器选择，例外的是“通用访问”地址，它可以在所有期间寻址。当主控器输出一地址时，系统中的每一器件都将开始条件后的前7位地址和自己的地址进行比较。如果相同，该器件即认为自己被主控器寻址，而作为被控接收器或被控发送器则取决于R/W位。 3 I2C总线的应用
I2C总线是各种总线中使用信号线最少，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。因此，使用I2C总线设计计算机系统十分方便灵活，体积也小，因而在各类实际应用中得到广泛应用。下面举二个应用示例。
3.1 伺服控制系统用I2C扩展LCD显示器
图5是一个伺服系统的结构图。它用8XC752单片机的PWM输出经放大后来驱动电机，电机的转速由测速机测取并直接送到8XC752片内的A/D电路。处理后的有关信息经I2C总线送到LCD驱动芯片PCF8577以驱动64段LCD显示板。
3.2 通用I/O端口作为I2C总线接口
目前，51、96系列的单片机应用很广，但是由于它们都没有I2C总线接口，从而限制了在这些系统中使用具有I2C总线接口的器件。通过对I2C总线时序的分析，可以用51单片机的两根I/O线来实现I2C总线的功能。接I2C总线规定：SCL线和SDA线是各设备对应输出状态相“与”的结果，任一设备都可以用输出低电平的方法来延长SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使时钟脉冲的高、低电平时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，可以用软件控制I/O口做I2C接口。下面就是用GMS97C2051的通用I/O口来作为I2C总线接口，并由软件控制实现数据传送的例子，图6为其连线图。
在单主控器的系统中，时钟线仅由主控器驱动，因此可以用51系列的一根I/O线作为SCL的信号线，将其设备为输出方式，并由软件控制来产生串行时钟信号。在实际系统中使用了P1.3。另一根I/O线P1.2作为I2C总线的串行数据线，可在软件控制下在时钟的低电平期间读取或输出数据。系统传输数据的过程如下：先由单片机发出一个启始数据信号，接着送出要访问器件的7位地址数据，并等待被控器件的应答信号。当收以应答信号后，根据访问要求进行相应的操作。如果是读入数据，则数据线可一直设为输入方式，中间不需要改变SDA线的工作方式，每读入一个字节均应依次检测应答信号；如果是输出数据，则首先将SDA设置为输出方式，当发送完一个字节后，需要改变SDA线为输入方式，此时读入被控器件的应答信号就完成了一个字节的传送。当所有数据传输完毕后，应向SDA发出一个停止信号，以结束该次数据传输。
下面给出51系列用汇编语言实现启始、停止、读、写、应答的程序，读者也可以根据I2C总线时序在96系列或其它单片机上实现I2C总线接口。 a.启动位程序 ACK：CLR P1.3 NOP NOP
SETB P1.2 NOP NOP NOP
CPL P1.3 ；P1.3=1 NOP NOP NOP
DENGDAI：JB P1.2，DENGDAI RET
b.读数据程序
读字节可以在当前地址读（CURRENT
READ），也可以随机读（RANDOM READ），读出数据的最后一个字节后不用加应答信号。 READ：PUSH 0EH CLR P1.4
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A0H ；SEND THE CNOTROL BYTE LCALL SENDBYTE LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS LCALL SENDBYTE LCALL ACK
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A1H ；SEND THE CNOTROL BYTE LCALL SENDBYTE LCALL ACK
LCALL READBYTE LCALL BSTOP POP 0EH RET
送字节程序：
SENDBYTE：PUSH 0EH PUSH 00H MOV R0,#08H LOOP1:CLR P1.3 NOP NOP RLC A
MOV P1.2,C
CPL P1.3 ;P1.3=1 NOP NOP
DJNZ R0,LOOP1 POP 00H POP 0EH RET
读字节子程序： READBYTE：PUSH 0EH PUSH 00H
MOV R0，#08H；READ THE CONTENT CLR A
LOOP4：CLR P1.3 NOP NOP
NOP
SETB P1.3 ；P1.3=1 MOV C,P1.2 RLC A
DJNZ R0,LOOP4 MOV R2,A POP 00H POP 0EH RET
c.写数据程序： WRITE：PUSH 0EH CLR P1.4 LCALL BSTART MOV A，#0A0H
CLALL SENDBYTE ；SEND THE CONTROL BYTE LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS LCALL SENDBYTE LCALL ACK
MOV A，R2 ；WRITE THE CONTENT LCALL SENDBYTE LCALL ACK LCALL BSTOP POP 0EH RET
连续写的两个字节之间最好是有10ms的延时。当然，也可以进行页写（PAGE
WRITE），即一次性连续写8个字节，但采用页写方式时每个字节后要有一个应答信号。 d.停止位程序： BSTOP：CLR P1.3 NOP NOP
CLR P1.2 NOP NOP NOP
SETB P1.3 NOP NOP NOP
SETB P1.2 RET
IIC总线的基本原理与应用实例 2009-08-18 09:27
大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用无线遥控模
块的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习IIC总线的基本原理与应用实例。
先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏 乐，继电器控制，IIC总线，SPI总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。
图1 51单片机综合学习系统
上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的AT24C02芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。
在很多电子设备中都有要随时存取数据作为历史记录或标志位。目前常用的存储器有24CXX系列和93CXX系列，前者是I2C总线 结构，后者是SPI总线结构，本小节先介绍I2C结构的EEPROM（24CXX）作用方法，在后面小节中再介绍SPI结构的EEPROM（93CXX） 使用方法。 I2C总线基本概念
I2C总线，是INTERINTEGRATEDCIRCUITBUS的缩写，即“内部集成电路总线”。 I2C总线是Philips公司推出的一种双向二线制总线。目前Philips公司和其它集成电路制造商推出了很多基于I2C总线的外围器件。I2C总线 包括一条数据线（SDA）和一条时钟线（SCL）。协议允许总线接入多个器件，并支持多主工作。总线中的器件既可以作为主控器也可以作为被控器，既可以是 发送器也可以是接收器。总线按照一定的通信协议进行数据交换。在每次数据交换开始，作为主控器的器件需要通过总线竞争获得主控权，并启动一次数据交换。系 统中各个器件都具有唯一的地址，各器件之间通过寻址确定数据接收方。 I2C总线的系统结构
一个典型的I2C总线标准的IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，还可将内部各单元电路划分成若干相对独立的模块，它
只有二根信 号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。CPU可以通过指令对各功能模块进行控制。。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，I 2 C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）。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量（数据）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。I2C总 线接口电路如下图2所示。
图2 I2C总线接口电路图
I2C总线的器件分为主器件和从器件。主器件的功能是启动在总线上传送数据，并产生时钟脉冲，以允许与被寻址的器件进行数据传送。 被寻址的器件，称为从器件。一般来讲，任何器件均可以成为从器件，只有微控制器才能称为主器件。主、从器件对偶出现，工作在接收还是发送数据方式，由器件 的功能和数据传送方向所决定。
I2C总线允许连接多个微控制器，显然不能同时存在两个主器件，先控制总线的器件成为主器件，这就是总线竞争。在竞争过程中数据不会被破坏、丢失。数据只能在主、从器件中传送，结束后，主、从器件将释放总线，退出主、从器件角色。 I2C总线接口特性
传统的单片机串行接口的发送和接收一般都分别各用一条线，如MCS-51系列的TXD和RXD，而I2C总线则根据器件的功能通过 软件程序使其工作于发送或接收方式。当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器（也叫主器件），而当其从总线上接收信息时，又成为接收器（也叫从器 件）。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。I2C总线的控制完全由挂在总线上的主器件送出 的地址和数据决定，在总线上，既没有中心机也没有优先级。
总线上主和从（即发送和接收）的关系取决于此时数据传送的方向。SDA 和SCL 都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到电源端。连接总线器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能，当总线空闲时，两根线都是高 电平。I2C总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s 在快速模式下可达400kbit/s 在高速模式下可达3.4Mbit/s 连接到总线的接口数量只由总线电容是400pF 的限制决定。
I2C总线器件工作原理及时序 I2C总线的时钟信号
在I2C总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在SCL时钟线上的所有器件的逻辑“与”完成的。SCL线上由高电平到低电平的跳 变将影响到这些器件，一旦某个器件的时钟信号变为低电平，将使SCL线上所有器件开始并保护低电平期。此时，低电平周期短的器件的时钟由低至高的跳变并不 影响SCL线的状态，这些器件将进入高电平等待的状态。
当所有器件的时钟信号都变为高电平时，低电平期结束，SCL线被释放返回高电平，即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后， 第一个结束高电平期的器件又将SCL线拉成低电平。这样就在SCL线上产生一个同步时钟。可见，时钟低电平时间由时钟低电平期最长的器件决定，而时钟高电 平时间由时钟高电平期最短的器件决定。 I2C总线的传输协议与数据传送 起始和停止条件
在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在I2C总线技术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如图3所示。
开始信号：当时钟总线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。 结束信号：当SCL线为高电平时，SDA线从低电平向高电平跳变，结束传送数据。
开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态，其它器件不能再产生开始信号。主器件在结束信号以后退出主器件角色，经过一段时间过，总线被认为是空闲的。
图3超始和停止信号图
数据格式
I2C总线数据传送采用时钟脉冲逐位串行传送方式，在SCL的低电平期间，SDA线上高、低电平能变化，在高电平期间，SDA上数据必须保护稳定，以便接收器采样接收，时序如图4所示。
图4 数据传送时序图
I2C总线发送器送到SDA线上的每个字节必须为8位长，传送时高位在前，低位在后。与之对应，主器件在SCL线上产生8个脉冲； 第9个脉冲低电平期间，发送器释放SDA线，接收器把SDA线拉低，以给出一个接收确认位；第9个脉冲高电平期间，发送器收到这个确认位然后开始下一字节 的传送，下一个字节的第一个脉冲低电平期间接收器释放SDA。每个字节需要9个脉冲，每次传送的字节数是不受限制的。
I2C总线的数据传送格式是在I2C总线开始信号后，送出的第一字节数据是用来选择从器件地址的，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，即主器件把信息写到所选择的从器件中；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。格式如下： 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W 注：前四位固定为1010。
开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位（R/W）决定。发送完第一个字节后再开始发数据信号。 响应
数据传输必须带响应。相关的响应时钟脉冲由主机产生，当主器件发送完一字节的数据后，接着发出对应于SCL线上的一个时钟 （ACK）认可位，此时钟内主器件释放SDA线，一字节传送结束，而从器件的响应信号将SDA线拉成低电平，使SDA在该时钟的高电平期间为稳定的低电 平。从器件的响应信号结束后，SDA线返回高电平，进入下一个传送周期。
通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后必须产生一个响应。当从机不能响应从机地址时，从机必须使数 据线保持高电平，主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输。如果从机接收器响应了从机地址但是在传输了一段时间后不能接收更多 数据字节，主机必须再一次终止传输。这个情况用从机在第一个字节后没有产生响应来表示。从机使数据线保持高电平主机产生一个停止或重复起始条件。完整的数 据传送过程如图5所示。
图5 完整的数据传送过程
I2C总线还具有广播呼叫地址用于寻址总线上所有器件的功能。若一个器件不需要广播呼叫寻址中所提供的任何数据，则可以忽咯该地址不作响应。如果该器件需要广播呼叫寻址中按需提供的数据，则应对地址作出响应，其表现为一个接收器。 24C系列存储器的软硬件设计实例
IIC总线常用的芯片有24C01、24C02、24C04、24C08等，下面以目前在单片机系统中常用的带I2C接口的EEPROM芯片AT24C02为例，介绍I2C器件的基本应用，不同型号的24C芯片，只是容量大小不同，读写方式与基本原理几乎一样。 AT24C02简介
AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256×8位存储空间，具有工作电压宽 （2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点。AT24C02中带有片内寻址寄存器。每写入或读出一个数据 字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的操作。所有字节都以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8字节的数据。图 6为AT24C系列芯片的封装图。各引脚功能如下：
图6 24C系列芯片封装图
SCL：串行时钟。在该引脚的上升沿时，系统将数据输入到每个EEPROM器件，在下降沿时输出。 SDA：串行数据。该引脚为开漏极驱动，可双向传送数据。
A0、A1、A2：器件/页面寻址。为器件地址输入端。
WP：硬件写保护。当该引脚为高电平时禁止写入，当为低电平时可正常读写数据。 VCC：电源。一般输入+5V电压。 VSS：接地。 程序功能
本例的程序功能是利用单片机与24C02进行I2C通信，实现对某一地址内数据的读写校验操作。
本程序先对地址0x01和0x02地址内写入数据0x55和0xAA，然后读其中一个地址内的数据，并在数码管上显示验证。本程序 默认是读取0x02地址内的数据，读者也可以改变地址来读取其它空间内的数据。本实验进行前要先将实验板上功能选择开关调到24C**位置上，如图7所 示，程序执行效果如图8所示。
图7
图8 24C02实验演示图
硬件原理图
程序流程图
图9 硬件原理图
图10 程序流程图 相信看到这里，你应该可以理解我们是如何利用单片机来进行IIC总线的读写操作了，你也可以根据自己的需要来写芯片读写、存储的相关程 序。由于篇幅有限，读者朋友可以通过网站或电子邮件一起交流与学习。在下几期中，我们将陆续介绍51单片机综合学习系统的其它功能原理与应用。
iic总线程序
2009-06-12 20:47
IC(Inter－Integrated Circuit)串行总线是PHILIPS公司推出的一种是具备多主机系统所需的包括裁决和高低速设备同步等功能的高性能串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。IC 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。在主从
2
2
通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，所有I2C兼容的器件都具有标准的接口，通过地址
来识别通信对象，使它们可以经由I2C总线互相直接通信。
iic数据传输格式如下：
超始位 被控接收器地址 R/W 应答位 数据 应答位 、、、、 停止位 在传输数据开始前，主控器件应发送起始位，通知从器件做好接收准备；在传输数据结束时，主控器件应发送停止位，通知从器件停止接收，
起始位时序：当SCL位为高位时，SDA线由高到低的转换。 停止位时序：当SCL位为高位时，SDA线由低到高的转换。
SDA上的数据在时钟高电平期间必须保持稳定，在SCL低电平期间才可以改变，输出到SDA 线上的每个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，每个字节必须有一个应答位ACK，与应答位对应的时钟脉冲由主控器产生，发送器在应答期间必须拉低SDA线。
SDA线连续写操作数据状态为：(S表示开始信号START，A表示应答信号ACK，P表示停止信号STOP )
/* 全局符号定义 */ #define HIGH 1 #define LOW 0 #define FALSE 0 #define TRUE ~FALSE #define function #define end_if #define end_for
#define byte unsigned char sbit SCL = 0x96 ; sbit SDA = 0x97 ;
/**************************************************************************** * 函数原型: void function delay(void);
* 功 能: 本函数实际上只有一条返回指令, 在具体应用中可视具体要求增加延时 * 指令。
****************************************************************************/ void function delay( void ) {
; }
/**************************************************************************** * 函数原型: void function I2C_start(void);
* 功 能: 提供I2C总线工作时序中的起始位。 ****************************************************************************/ void function I2C_start( void ) { SDA=HIGH; SCL = HIGH ; delay(); SDA = LOW ; delay() ; SCL = LOW ; delay() ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: void function I2C_stop(void); * 功 能: 提供I2C总线工作时序中的停止位。
****************************************************************************/ void function I2C_stop( void ) { SDA = LOW ; SCL = HIGH ; delay() ; SDA = HIGH ; delay() ; SCL = LOW ; delay() ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: void function I2C_init(void);
* 功 能: I2C总线初始化。在main()函数中应首先调用本函数, 然后再调用 * 其它函数。
****************************************************************************/ void function I2C_init( void ) { SCL = LOW ; I2C_stop() ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: bit function I2C_clock(void);
* 功 能: 提供I2C总线的时钟信号, 并返回在时钟电平为高期间SDA 信号线上状 * 态。本函数可用于数据发送, 也可用于数据接收。
****************************************************************************/ bit function I2C_clock( void ) { bit sample ; SCL = HIGH ; delay() ;
sample = SDA ; SCL = LOW ; delay() ;
return ( sample ) ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: bit function I2C_send(byte I_data);
* 功 能: 向I2C总线发送8位数据, 并请求一个应答信号ACK。如果收到ACK应答 * 则返回1(TRUE), 否则返回0(FALSE)。
****************************************************************************/ bit function I2C_send( byte I2C_data ) { register byte i ; /* 发送8位数据 */
for ( i=0 ; i<8 ; i++ ) {
SDA = (bit)( I2C_data & 0x80 ) ; I2C_data = I2C_data << 1 ; I2C_clock() ; end_for}
/* 请求应答信号ACK */ SDA = HIGH ;
return ( ~I2C_clock() ) ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: byte function I2C_receive(void);
* 功 能: 从I2C总线上接收8位数据信号, 并将接收到8位数据作为一个字节 * 返回, 不回送应答信号ACK。主函数在调用本函数之前应保证SDA信 * 号线处于浮置状态, 即使8051的P1.7脚置1。
****************************************************************************/ byte function I2C_receive( void ) { byte I2C_data = 0 ; register byte i ;
for ( i=0 ; i<8 ; i++ ) { I2C_data <<=1 ; if ( I2C_clock() ) I2C_data++ ; end_if end_for }
return ( I2C_data ) ; }
/**************************************************************************** * 函数原型: void function I2C_ack(void);
* 功 能: 向I2C总线发送一个应答信号ACK, 一般用于连续数据读取时。
*****************************************************************************/ void function I2C_ack( void ) { SDA = LOW ; I2C_clock() ;
SDA = HIGH ; } /*
/******************************************************************************** * 函数原型: void function I2C_nack(void);
* 功 能: 向I2C总线发送一个非应答信号NACK。
*****************************************************************************/ void function I2C_nack( void ) { SDA = HIGH ; I2C_clock() ; SDA = LOW; }
========================================================================= *
* 上面给出的是I2C总线基本操作函数, 下面给出的是几个对I2C总线接口器件 * 24C04操作的函数。
* =========================================================================*/ #define WRITE 0xA0 /* 定义24C04的器件地址SLA和方向位W */ #define READ 0xA1 /* 定义24C04的器件地址SLA和方向位R */ #define BLOCK_SIZE 32 /* 定义指定字节个数 */
extern xdata byte EAROMImage[BLOCK_SIZE];/* 在外部RAM中定义存储映象单元 */ /**************************************************************************** * 函数原型: bit function E_address(byte Address);
* 功 能: 向24C04写入器件地址和一个指定的字节地址。
*****************************************************************************/ bit function E_address( byte Address ) { I_start() ;
if ( I_send( WRITE ) )
return ( I_send( Address ) ) ; else
return ( FALSE ) ; end_if }
/**************************************************************************** * 函数原型: bit function E_read_block(void);
* 功 能: 从24C04中读取BLOCK_SIZE个字节的数据并转存于外部RAM存储映象 * 单元, 采用序列读操作方式从片内0地址开始连续读取数据。如果 * 24C04不接受指定的地址则返回0(FALSE)。
*****************************************************************************/ bit function E_read_block( void ) { register byte i ;
/* 从地址0开始读取数据 */ if ( E_address( 0 ) ) { /* 发送重复启动信号 */ I_start() ;
if ( I_send( READ ) ) {
for ( i=0 ; i<=BLOCK_SIZE ; i++ ) { EAROMImage[i] = ( I_receive() ) ; if ( i != BLOCK_SIZE ) I_Ack() ; else {
I_clock() ; I_stop() ; end_if } end_for }
return ( TRUE ) ; }
else {
I_stop() ;
return ( FALSE ) ; end_if } } else
I_stop() ;
return ( FALSE ) ; end_if }
/**************************************************************************** * 函数原型: void function wait_5ms(void); * 功 能: 提供5ms延时(时钟频率为12MHz)。
****************************************************************************/ void function wait_5ms( void ) { register int i ;
for ( i=0 ; i<1000 ; i++ ) ; end_for }
/**************************************************************************** * 函数原型: bit function E_write_block(void);
* 功 能: 将外部RAM存储映象单元中的数据写入到24C04的头BLOCK_SIZE个字节。 * 采用字节写操作方式, 每次写入时都需要指定片内地址。如果24C04 * 不接受指定的地址或某个传送的字节未收到应答信号ACK, 则返回0 * (FALSE)。
*****************************************************************************/ bit function E_write_block( void ) { register byte i ;
for ( i=0 ; i<=BLOCK_SIZE ; i++ ) {
if ( E_address(i) && I_send( EAROMImage[i] ) ) { I_stop() ; wait_5ms(); }
else
return ( FALSE ) ; end_if end_for }
return ( TRUE ) ; }
I2C总线是由数据线SDA和时钟线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，最高传送速率为400kb/s，各种被控电路均并联在这条总线上，每个电路都有唯一的地址。在信息的传输过程当中，I2C总线上并联的每一个模块电路既是被控器（或是主控器），又是发送器（或是接收器），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数据码两部分：地址码用来选址，及接通需要控制的电路；数据码是通信的内容，这样各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立。
IIC总线工作原理
2009-04-30 14:36 IIC总线工作原理
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
起始和终止信号 ：SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。 数据传送格式（1）字节传送与应答
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已正确接收到数据。
AT24C02的芯片地址如下图，1010为固定，A0，A1，A2正好与芯片的1，2，3引角对应，为当前电路中的地址选择线，三根线可选择8个芯片同时连接在电路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与该芯片建立连接，TX-1B实验板上三根地址线都为0。最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写，0为写入，1为读出。 AT24C02的芯片地址（0xa0为写，0xa1为读） 任一地址写入数据格式
Void write_add(uchar address,
uchar info)
//指定地址写一个字节数据 {
start();
writebyte(0xa0); respons();
writebyte(address); respons(); writebyte(info); respons(); stop(); }
任一地址读取数据格式
void init() //初始化 {
SCL=1; delay(); SDA=1; delay(); }
void start() //启动信号 {
SDA=1;
delay(); SCL=1; delay(); SDA=0; delay(); }
void stop() //停止信号 {
SDA=0; delay(); SCL=1; delay(); SDA=1; delay();
}
void respons() //回应信号 {
uchar i=\"0\";SCL=1;delay(); while((SDA==1)&&(i<255))i++; SCL=0;delay();}
void writebyte(uchar date)// 写一个字节 {
uchar i,temp; temp=date;
for(i=0;i<8;i++) {
temp=temp<<1; SCL=0; delay(); SDA=CY; delay(); SCL=1; delay(); } SCL=0; delay(); SDA=1; delay(); }
uchar readbyte() //读一个字节 {
uchar i,j,k; SCL=0; delay(); SDA=1;
for(i=0;i<8;i++) {
SCL=1; delay(); if(SDA==1) j=1; else j=0; k=(k<<1)|j; SCL=0; delay(); } delay(); return k; }
uchar read_add(uchar address) //指定地址读一个字节数据 {
uchar dd; start();
writebyte(0xa0); respons();
writebyte(address); respons(); start();
writebyte(0xa1);
respons(); dd=readbyte(); stop(); return dd; }
2009-04-13 22:55
I2C总线是Philips公司提出的一种集成电路IC器件之间相连接的总线协议，其目的是使电子系统（不只限于单片机系统）各个IC器件之间的连线变得容易。因为使用传统的并行总线在IC器件之间连接，往往会使得IC之间连线较多，显得非常复杂。而I2C总线则使IC器件之间只需SDA、SCL两条连线就可以传送数据，因而十分方便。由于I2C在印刷体中不容易书写（需要上标），所以实际书写时，还常见到IIC、I2C等书写方法，本文采用IIC的写法，敬请注意。关于IIC总线的知识，请参阅相关书籍，此处不再做进一步介绍。
下面我们用一个使用IIC总线连接器件的例子来简单说明IIC总线的仿真。
例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一种常用2Kbit（256×8bit）的存储器。编写程序使用AT89C51的IO口模拟实现IIC总线协议进行通信，并向24C02存储器内从字节0到字节FF写入数字0到FF。
51系列单片机本身没有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的单片机往往是高端产品，一方面价格不菲，另一方面我们的系统也没有必要使用之。通常我们就使用软件通过51系列单片机的IO口来模拟实现IIC总线通信。
本例事实上比较简单，但需要对IIC总线时序有较好的理解。源文件如下图所示（采用C51语言编写）：
在Keil中编辑好源文件以后，接下来就可以建立工程文件并生成相应的源代码了，然后我们来绘制电路图。
此例的电路图极其简单。只需两个IC，即AT89C51和24C02C，和两个上拉电阻，而且上拉电阻还可以省略。至于连接，就更为简单了。最后得到绘制好的电路图如下图所示：
绘制好电路图，我们就可以将前面刚刚生成的程序源代码装入单片机了，装入以后，下面我们就可以来进行仿真了。
首先点击仿真按钮，系统没有什么反映，只有高低电平变化的颜色。我们要想查看结果，还要用前文中仿真扩展RAM存储器的方法，先点击暂停，然后点击“Debug”菜单下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜单来打开U2即EEPROM存储器24C02C的内容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我们就看到了其中的内容，也就是我们仿真程序的结果。如下图所示：
从图中我们能清楚地看到我们的仿真结果，程序完全正确地执行了我们的命令。 当然，如果你过早地点击了暂停按钮，那么你得到的结果可能和上图略有不同，那可能是因为程序尚未执行完毕。此时你可以继续点击运行按钮，或者点击单步按钮来仔细查看程序执行过程中24C02C存储器内容的改变情况。
IIC总线 C程序
2009-06-01 00:20 void init() //初始化 { SCL=1; delay(); SDA=1; delay(); }
void start() //启动信号 { SDA=1; delay(); SCL=1; delay(); SDA=0; delay(); }
void stop() //停止信号 { SDA=0; delay(); SCL=1; delay(); SDA=1; delay(); }
void respons() //回应信号 { uchar i=0;SCL=1;delay();
while((SDA==1)&&(i<255))i++;//检测应答信号，如果一段时间没有检测到则判定从机正确接收 SCL=0;delay();}
void writebyte(uchar date)// 写一个字节 { uchar i,temp; temp=date; for(i=0;i<8;i++) { temp=temp<<1; SCL=0; delay(); SDA=CY; delay(); SCL=1; delay(); } SCL=0; delay(); SDA=1; delay(); }
uchar readbyte()//读一个字节 { uchar i,j,k; SCL=0; delay(); SDA=1; for(i=0;i<8;i++) { SCL=1; delay(); if(SDA==1)
j=1; else j=0; k=(k<<1)|j; SCL=0; delay(); } delay(); return k; }
Void write_add(uchar address,uchar info)//指定地址写一个字节数据 { start(); writebyte(0xa0);//发送写控制命令 respons(); writebyte(address); respons(); writebyte(info); respons(); stop(); }
uchar read_add(uchar address)//指定地址读一个字节数据 { uchar dd; start(); writebyte(0xa0);//发现写控制命令 respons(); writebyte(address); respons(); start(); writebyte(0xa1);//发送读控制命令 respons(); dd=readbyte(); stop(); return dd; }
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