MCS－51單片機與二線(xiàn)制串行E2PROM的接口方法

二線(xiàn)制串行E2PROM是一種非易失存儲器，以其體積小、功耗低、操作靈活、性?xún)r(jià)比高、存儲數據可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，是單片機應用系統中非易失存儲器的理想選擇。但二線(xiàn)制串行E2PROM的操作采用I2C總線(xiàn)協(xié)議，而MCS－51系列單片機沒(méi)有I2C接口，我們在研制“GLM－500測濕儀”時(shí)，利用MCS－51單片機的兩條I／O線(xiàn)，通過(guò)軟件產(chǎn)生I2C總線(xiàn)所要求的操作時(shí)序，可方便地實(shí)現MCS－51對二線(xiàn)制串行E2PROM的讀寫(xiě)操作。

1　二線(xiàn)制串行E2PROM的引腳功能及基本操作時(shí)序

圖1是二線(xiàn)制串行E2PROM 24C01／02／04／08／16的引腳排列圖。

僅SCL和SDA端為基本的總線(xiàn)操作端；SCL是串行時(shí)鐘輸入端；SDA是串行數據輸入／輸出端；漏極開(kāi)路輸出需接上拉電阻到VDD；WP是寫(xiě)保護端，接高電平時(shí)，只能讀出，禁止寫(xiě)入；A0、A1、A2是片選端，對于24C01／02／04／08／16，內部無(wú)連接，可接至VSS。

I2C總線(xiàn)協(xié)議運用主／從雙向通訊。發(fā)送數據到總線(xiàn)上的器件定義為發(fā)送器，接收數據的器件定義為接收器。主器件和從器件都可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)，但總線(xiàn)必須由主器件（通常為微處理器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL），控制總線(xiàn)上數據傳送的方向，并產(chǎn)生開(kāi)始和停止信號。

總線(xiàn)從主器件產(chǎn)生開(kāi)始條件后到產(chǎn)生停止條件期間有效，微處理器對串行E2PROM的讀寫(xiě)操作在開(kāi)始位控制下開(kāi)始，在停止位控制下結束。

當SCL和SDA均為高電平時(shí)，定義為總線(xiàn)空閑狀態(tài)，數據的傳送必須在總線(xiàn)空閑時(shí)才能開(kāi)始。當SCL為高電平時(shí)，SDA由高到低的變化為傳送數據的開(kāi)始位；而當SCL為高電平時(shí)，SDA由低到高的變化為停止位。在開(kāi)始條件以后，SDA上數據的改變必須在SCL為低電平期間進(jìn)行，在SCL為高電平期間， SDA必須保持穩定。每傳送一位數據，主器件必須發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘脈沖。開(kāi)始與停止條件如圖2所示。

一次讀操作讀出的字節數由主器件決定，沒(méi)有限制，多到一次可以讀出整個(gè)存儲器的內容；而對于寫(xiě)操作，一次最多可以寫(xiě)入一個(gè)頁(yè)面的字節數，如果超過(guò)了節），則前面接收到的數據將被覆蓋。

數據傳送過(guò)程中，每接收一個(gè)數據，接收器必須產(chǎn)生一個(gè)低電平的確認信號，主器件必須產(chǎn)生一個(gè)與此確認位相應的時(shí)鐘脈沖。

開(kāi)始位以后，主器件需送出8位的控制字節，其格式請參考有關(guān)的文獻。

2　接口方法

MCS－51系列單片機由于沒(méi)有I2C總線(xiàn)接口，可利用兩條I／O線(xiàn)P1．0和P1．1分別連至串行E2PROM的SCL和SDA端，通過(guò)軟件產(chǎn)生E2PROM所要求的讀寫(xiě)時(shí)序，MCS－51系列單片機與24C04的硬件連接如圖3所示。

3　讀寫(xiě)程序

MCS－51系列單片機對二線(xiàn)制串行E2PROM讀寫(xiě)時(shí)，必須產(chǎn)生開(kāi)始位，發(fā)送控制字節，控制數據傳送，產(chǎn)生停止位。按照圖3的連接，MCS－51系列單片機對24C04的讀寫(xiě)程序如下：

①字節讀子程序

入口條件：R0中存放塊內寫(xiě)入單元的地址；R1中存放待寫(xiě)入的數據；R2中存放控制字節。
BYWR：SETBP1．0　??；產(chǎn)生開(kāi)始位
CLRP1．1
CLRP1．0
MOV A，R2　??；發(fā)送控制字節
LCALLSBWR
SETBP1．1
SETBP1．0
NOP
JBP1．1，BYWR
??；判有無(wú)確認信號，接收器沒(méi)確認重新開(kāi)始
CLRP1．0
MOV A，R0　??；發(fā)送塊內寫(xiě)入字節地址
LCALLSBWR
SETBP1．1
SETBP1．0
JBP1．1，$　??；判確認信號
CLRP1．0
MOV A，R1　??；發(fā)送寫(xiě)入數據
LCALLSBWR
SETBP1．1
SETBP1．0
JBP1．1，$　??；判確認信號
CLRP1．0
CLRP1．1　??；產(chǎn)生停止位
SETBP1．0
SETBP1．1
CLRP1．0
　 　RET

②字節寫(xiě)子程序

入口條件：R0中存放塊內讀出字節的地址；R2中存放控制字節，其最低位為0。

返回結果：讀出的數據存于R1中。
BYRD：SETBP1．0　??；產(chǎn)生開(kāi)始位
CLR P1．1
CLR P1．0
MOV A，R2　??；發(fā)送控制字節
LCALLSBWR
SETBP1．1
SETBP1．0
NOP
JBP1．1,BYRD
　??；判確認信號，接收器未確認重新開(kāi)始
CLR P1．0
MOV A，R0　??；發(fā)送塊內讀出字節地址
LCALLSBWR
SETBP1．1
SETBP1．0
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