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硬件集成电路设计热门培训内容之PIC单片机读写24LC02例程

I2C总线特点:

   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。 


I2C总线工作原理:

I2C总线上的数据稳定规则,SCL为高电平时SDA上的数据保持稳定,SCL为低电平时允许SDA变化。如果SCL处于高电平时,SDA上产生下降沿,则认为是起始位,SDA上的上升沿认为是停止位。通信速率分为常规模式(时钟频率100kHz)和快速模式(时钟频率400kHz)。同一总线上可以连接多个带有I2C接口的器件,每个器件都有一个唯一的地址,既可以是单接收的器件,也可以是能够接收发送的器件。 


每次数据传输都是以一个起始位开始,而以停止位结束。传输的字节数没有限制。最高有效位将首先被传输,接收方收到第8位数据后会发出应答位。数据传输通常分为两种:主设备发送从设备接收和从设备发送主设备接收。这两种模式都需要主机发送起始位和停止位,应答位由接收方产生。从设备地址一般是1或2个字节,用于区分连接在同一I2C上的不同器件。 


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为低电平时,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。 

在I2C总线中只有主发送和主接收两种操作方式。在系统初始化时,由指令控制CPU送出相关的数据,经接口送到I2C寄存器内。通过初始化这些寄存器,可以实现I2C总线的主模式控制,以及实现I2C总线上的从设备读写。 


      当主设备和其中的一个从设备交换数据时,主设备首先发出一个启动Start信号,这个信号被所有的从设备接收。即从设备准备接收CPU的信号,然后主设备再发出它要通信的从设备地址。接下来,所有的从设备将收到的这个地址和它们自己的地址进行比较。 


如果收到的地址和它们自己的地址不同,则什么都不做,只是等待主设备发出停止stop信号;如果收到的地址和它自己的地址相同,它就发出一个信号给主设备,这个信号称为应答AcknowLEDge信号。当主设备收到应答信号后,它就开始向从设备发送数据或者从从设备接收数据。当所有操作都进行完毕时,主设备发出一个Stop信号,通信完毕,释放I2C总线;然后所有的从设备都等待下一次Start信号的到来。

 

总线基本操作:

   I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上,则定义为发送器,器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。 总线必须由主器件(通常为微控制器)控制,主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向,并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变,SCL为高电平的期间,SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。

 

3.1 控制字节  

   在起始条件之后,必须是器件的控制字节,其中高四位为器件类型识别符(不同的芯片类型有不同的定义,EEPROM一般应为1010),接着三位为片选,最后一位为读写位,当为1时为读操作,为0时为写操作。 

1.写过程 

(1)上电后等待一个延时(1ms)。 

(2)器件寻址,给一个起始信号(SCL为高电平时SDA给一个下降沿)。发送从器件地址,高5位为10110,然后根据A1/A0(如果和器件的地址相同则那个器件会应答)进行读/写控制(O为读)。 

(3)应答,器件在SCL的第9个周期时SDA给出一个低电平,作为应答信号。 

(4)开始写有两种模式:字节写模式和页写模式。 

·字节模式:给出A15~A8应答,给出A7~A0应答;然后给出DATA和停止信号     (SCL为高电平时,SDA给出一个上升沿),接着要等待一个擦写时间。 

·页写模式:给出地址以后连续给出64个数据。如果多于64个数据,则地址计数器自动翻转。(如果少于64昵,估计是没有问题的,但是需要实验验证。) 

(5)判断擦写操作是否完毕的一个方法(应答查询),如果器件还处于擦写状态,则不会应答器件寻址;如果有应答,则说明擦写完毕。 


2.读过程 

(1)上电以后等待一个延时(lms)。 

(2)器件寻址。 

(3)应答。 

(4)开始读有三种模式:立即当前地址读、选择/随机读、连续读。 

·立即当前地址读:如果上次读/写的操作地址为N,则现在是N+1。不需要ACK,但是需要Stop信号。 

·选择/随机读:先伪写(用于给出一个地址),然后再次启动,读取数据。 

·连续读:读取一个以后给一个应答,这样器件会再给出下一个地址的数据内容。 

(5)开始数据传输Start后、停止数据传输Stop前,SCL高电平期间,SDA上为有效数据。 

/*******************************************************************  

一、程序说明:  

1, 24LC02器件地址是1010000R/W.  

2, 数组写入24LC02采取页写方式.  

3, 数组code从24LC02读出时采取自由读方式.  

4, 采用4.00M晶体。  

5,采用软件I2C。  

二、硬件连接:  

1, SDA------->23 PIN.(当然你可以任意选择脚位)  

2, SCL------->18 Pin.(当然你可以任意选择脚位)  

3, PORTD----->外接8个LED,显示读出的数据,在这里,读出的刚好是一个闪动的流水灯状态。  

*******************************************************************/  

#i nclude "pic.h"  

#define uchar unsigned char  

#define nop() asm("nop" 

#define SCL TRISC3  

#define SDA TRISC4  

void start_i2c();  

void stop_i2c();  

void send_byte(uchar c);  

uchar receive_byte();  

void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);  

void delay_250ms();  

void i2c_error ();  

uchar code[]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff};  

uchar no,ack,c,data;  

void main(void)  

{  

uchar i;  

TRISC=0Xff; //C口设为输入 RC3为SCL线,RC4为SDA线。  

PORTC=0X00;  

TRISD=0X00; //D口为输出,显示IC24LC02中读出的内容  

PORTD=0X00; //初始显示全亮  

I_send_str(0xa0,0x00,code,9); //页写入code数组到24LC02,器件地址为0Xa0,子地址为0X00,共9个数。  

delay_250ms();  

///////////开始读出到D口进行显示,根据Random read时序图。  

while (1)  

{  

for (i=0x00;i<0x09;i++)  

{  

start_i2c();  

send_byte(0xa0); //发送器件地址,即DEVICE ADDRESS。  

if (ack==0) i2c_error(); //如果24LC02无应答。则进入I2C ERROR错误指示。  

send_byte(i); //发送字地址,即WORD ADDRESS。D口显示数组。  

if (ack==0) i2c_error();  

start_i2c(); //重新启动总线。  

send_byte(0xa1); //发送读命令和器件地址DEVICE ADDRESS。  

if (ack==0) i2c_error();  

data=receive_byte();  

stop_i2c();  

PORTD=data;  

delay_250ms();  

}  

}  

}  

/*******************************************************************  

起动总线函数  

函数原型: void start_i2c();  

Function: start on the I2C bus  

*******************************************************************/  

void start_i2c()  

{  

SDA=1; //发送启始条件的数据信号  

nop();  

SCL=1;  

nop();nop();nop();nop();nop(); //24LC02要求建立时间大于4,7S  

SDA=0; //发送起始信号  

nop();nop();nop();nop();nop();  

SCL=0; //钳住I2C总线,准备发送数据或接收数据  

nop();nop();  

}  

/*******************************************************************  

停止总线函数  

函数原型: void stop_i2c();  

Function: stop the I2C bus  

*******************************************************************/  

void stop_i2c()  

{  

SDA=0; //发送结束条件的数据信号  

nop();  

SCL=1;  

nop();nop();nop();nop();nop();  

SDA=1;  

nop();nop();nop();nop();  

}  

/*=================================================================  

字节数据传送函数  

函数原型: void send_byte(uchar c);  

Function: 将数据C发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待回应,并对此状态  

位进行操作(不应答或非应答都使ack=0 ),发送数据正常,ack=1;ack=0  

表示被控器无应答或损坏。  

==================================================================*/  

void send_byte(uchar c)  

{  

uchar bit_count;  

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

{  

if ((c<else {SDA=0;}  

nop();  

SCL=1;  

nop();nop();nop();nop();nop();  

SCL=0;  

}  

nop();nop();  

SDA=1;  

nop();nop();  

SCL=1;  

nop();nop();nop();  

if (RC4==1) ack=0;  

else ack=1; //用ASK=1为有应答信号  

SCL=0;  

nop();nop();  

}  

/*==================================================================  

字节数据接收函数  

函数原型:uchar receive_byte();  

FUNCTION: 用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号),  

发完后请用应答函数。  

===================================================================*/  

uchar receive_byte()  

{  

uchar retc,bit_count;  

retc=0;  

SDA=1;  

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

{  

nop();  

SCL=0;  

nop();nop();nop();nop();nop();  

SCL=1;  

nop();nop();  

retc=retc<<1;  

if (RC4==1) retc=retc+1;  

nop();nop();  

}  

SCL=0;  

nop();nop();  

return (retc);  

}  

/*================================================================  

向有子地址器件发送多字节数据函数  

函数原型: bit I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);  

Function: 从启动总线到发送地址,数据,结束总线的全过程,从器件地址sla。如果  

返回1表示操作成功,否则操作有误。  

=================================================================*/  

void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no)  

{  

uchar i;  

start_i2c();  

send_byte(sla);  

if (ack==0) i2c_error();  

send_byte(suba);  

if (ack==0) i2c_error();  

for (i=0;i{  

send_byte(*s);  

if (ack==0) i2c_error();  

s++;  

}  

stop_i2c();  

// return(1);  

}  

/*****************************************************************  

延时函数  

函数原型: void delay_250ms();  

FUNCTION: 延明250ms  

*****************************************************************/  

void delay_250ms()  

{  

unsigned int d=24999;  

while (--d);  

}  

/*****************************************************************  

总线错误函数  

函数原型: void i2c_error();  

Function: 通过RD7闪动8次表示总线操作失败一次报警。  

*****************************************************************/  

void i2c_error ()  

{  

uchar i;  

for (i=0;i<8;i++)  

{  

RD7=0;  

delay_250ms();  

RD7=1;  

delay_250ms();  

}  

}  

/**********END**************/


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