《I2C总线介绍与24C02芯片.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《I2C总线介绍与24C02芯片.docx（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、什么是I2C总线？I2C(InterIntegrated Circuit)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。也可以简单地理解为I2C是微控制器与外围芯片的一种通讯协议。在不同的书籍中，可能会称为I2C，IIC，或者I平方C，但是概念也是一样的，只是叫法不同。一I2C总线特点 1、只要求两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL； 2、每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收器； 3、它是一个真正的多主机总线，如果两个或更多主机同时初始化，数据传输可以通过冲
2、突检测和仲裁防止数据被破坏； 4、串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s； 5、连接到相同总线的IC 数量只受到总线的最大电容400pF 限制。I2C总线的优点非常多，其中最主要体现在 1：硬件结构上具有相同的接口界面；2：电路接口的简单性；3：软件操作的一致性。I2C总线占用芯片的引脚非常的少，只需要两组信号作为通信的协议，一条为数据线（SDA），另一条为时钟线（SCL）。因此减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，所以降低了互联成本。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4
3、0个组件。I2C总线还具备了另一个优点，就是任何能够进行发送和接收数据的设备都可以成为主控机。当然，在任何时间点上只能允许有一个主控机。图5-20（总线连接图）二I2C总线工作原理图5-20为I2C总线的连接图。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。在单片机与被控IC之间，最高传送速率 100kbps。各种I2C器件均并联在这条总线上，就像电话线网络一样不会互相冲突，要互相通信就必须拨通其电话号码，每一个I2C模块都有唯一地址。 并接在I2C总线上的模块，既可以是主控器（或被控器），也可以是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。I2C总线在传送数据过
4、程中共有四种类 型信号，它们分别是：起始信号、停止信号应答信号与非应答信号。时钟线和数据线都为高说明总线处在空闲状态。三I2C总线数据的传送规则起始信号：在I2C总线工作过程中，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，定义为起始信号，起始信号由主控机产生。如图5-21所示图5-21（开始信号）停止信号：当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，定义为停止信号，此信号也只能由主控机产生。如图5-22所示。图5-22（停止信号）应答信号：I2C总线传送的每个字节为8位，受控的器件在接收到8位数据后，在第9个脉冲必须输出低电平作为应答信号，同时，要求主控器在第9个时钟脉冲 位上释放SD
5、A线，以便受控器发出应答信号，将SDA拉低，表示接收数据的应答（如图5-23所示）。若果在第9个脉冲收到受控器的非应答信号（如图 5-24所示），则表示停止数据的发送或接收。图5-23（应答信号） 5-24（非应答信号）其次，每启动一次总线，传输的字节数没有限制。主控件和受控器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件控制，也就是说必须由主控器产生时钟信号 起始信号停止信号。在时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，数据线上的数据状态仅在时钟为低电平的期间才能改变（如图5-25），而当时 钟线为高电平的期间，数据线状态的改变被用来表示起始和停止条件（如图5-21与5-22所示）。
6、图5-25（数据的有效性）图5-26为总线的完整时序，在这里有一点要加以说明的，当主控器接收数据时，在最后一个数据字节，必须发送一个非应答信号，使受控器释放数据线，以便主控器产生一个停止信号来终止总线的数据传送。图5-26（总线的完整时序）下面我们来看一下关于I2C总线的读操作与写操作：图5-27（总线写格式）写操作就是主控器件向受控器件发送数据，如图5-27所示。首先，主控器会对总线发送起始信号，紧跟应该是第一个字节的8位数据，但是从地址只有7位，所 谓从地址就是受控器的地址，而第8位是受控器约定的数据方向位，“0”为写，从图5-26中我们可以清楚地看到发送完一个8位数之后应该是一个受控器的
7、应 答信号。应答信号过后就是第二个字节的8位数据，这个数多般是受控器件的寄存器地址，寄存器地址过后就是要发送的数据，当数据发送完后就是一个应答信号， 每启动一次总线，传输的字节数没有限制，一个字节地址或数据过后的第9个脉冲是受控器件应答信号，当数据传送完之后由主控器发出停止信号来停止总线。图5-28（总线读格式）读操作指受控器件向主控器件发送数，其总线的操作格式如图5-28。首先，由主控器发出起始信号，前两个传送的字节与写操作相同，但是到了第二个字节之 后，就要从新启动总线，改变传送数据的方向，前面两个字节数据方向为写，即“0”；第二次启动总线后数据方向为读，即“1”；之后就是要接收的数据。从
8、图 5-28的写格式中我们可以看到有两种的应答信号。一种是受控器的，另一种是主控器的。前面三个字节的数据方向均指向受控器件，所以应答信号就由受控器发 后出。但是后面要接收的N个数据则是指向主控器件，所以应答信号应由主控器件发出，当N个数据接收完成之后，主控器件应发出一个非应答信号，告知受控器件 数据接收完成，不用再发送。最后的停止信号同样也是由主控器发出。四支持I2C总线的器件在当今市面上有部分的单片机是内置硬件I2C总线的，用户只需要设置好内部相关的寄存器就可以灵活地运用它。但是如果不内置硬件I2C，我们在使用过程中可以用普通的I/O端口进行模拟。如实验板的AT89S52芯片，如果要用到I2
9、C协议就得要用到软件模拟。而在非单片机类的芯片当中，如时钟芯片PCF8563，存储器24Cxx系列等都是使用I2C协议进行数据的操作，而我们实验板用的则是24C02。下面 我们先来介绍一下24C02的引脚功能和内部结构，然后再介绍如何利用单片机模拟I2C协议与24C02进行数据的传送。五I2C器件24C0224C02是一个2K串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节，该器件通过I2C总线接功能列表。图5-29（24Cxx引脚排列）管脚名称功能A0 A1 A2这三个引脚用于多个器件同时使用时设置区分器件地址，当这些引脚悬空时默认为0。在同一总线中最多可同时使用8个24C02器件。如果
10、总线只有一个24C02器件被寻址，这三个地址可悬或接地。SDA双向串行数据/地址管脚，用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚。SCL串行时钟。串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚写保护引脚。当WP引脚连接到VCC时芯片里面的内容为只读内容而不能进行写操作。而当WP引脚连接到VSS时芯片里面的内容可进行正常WP的读/写操作。VCC+1.8V6.0V工作电压VSS地图5-30（24Cxx引脚功能）六24C02的从地址图5-31（24C02从器件地址）图5-32（实验电路）从图5-31中我们可以看到从地址的高4位是固定的，而低4位是可根据A0 A1
11、A2引脚的接法与数据的方向位来确定的，其中R/W为“0”时表示写，为“1”时表示读。而图5-32为实验板电路，A0 A1 A2均接地，即为000。所以在实验板中24C02器件的写从地址为1010 0000（转为十六进制数为0xa0），读从地址为1010 0001（转为十六进制数为0xa1）。下面是测试过可以读取和写入的程序，只供参考、个人保留：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit SCL=P33;sbit SDA=P34;bit ask;void Delay_Us(uchar us) w
12、hile(us-) void Delay_Ms(uchar ms) uchar i; while(ms-) for(i=0;i110;i+); void I2C_Start() SDA=1; Delay_Us(1); SCL=1; Delay_Us(1); SDA=0; Delay_Us(1); SCL=0; Delay_Us(1);void I2C_Stop() SDA=0; Delay_Us(1); SCL=1; Delay_Us(1); SDA=1; Delay_Us(1);void Ack() SDA=1; Delay_Us(1); SCL=1; Delay_Us(1); if(SDA
13、=1) ask=1; else ask=0; SCL=0; Delay_Us(1); SDA=1; Delay_Us(1);void NoAck() SCL=0; SDA=1; Delay_Us(1); SCL=1; Delay_Us(1); while(SDA=1); Delay_Us(1); SCL=0; Delay_Us(1);void I2C_Write_Byte(uchar c) uchar i,temp; temp=c; for(i=0;i8;i+) temp=temp1; SDA=CY; Delay_Us(1); SCL=1; Delay_Us(1); SCL=0; Delay_
14、Us(1); uchar I2C_Read_Byte() uchar i,temp; SDA=1; for(i=0;i8;i+) SCL=1; Delay_Us(1); temp=temp1; if(SDA=1) temp=temp|0x01; SCL=0; return temp;void I2C_Ack() uchar i=0; SCL=1; Delay_Us(1); while(SDA=1)&(i200) )i+; SCL=0; Delay_Us(1);void I2C_Write_Dat(uchar add,uchar subadd,uchar c) I2C_Start(); I2C_Write_Byte(add); I2C_Ack(); I2C_Write_Byte(subadd); I2C_Ack(); I2C_Write_Byte(c); I2C_Ack(); I2C_Stop();uchar I2C_Read_Dat(uchar add,uchar subadd)
