24C02串行E2PROM的讀寫(xiě)資料

　　1．I2C總線(xiàn)的基本結構　采用I2C總線(xiàn)標準的單片機或IC器件，其內部不僅有I2C接口電路，而且將內部各單元電路按功能劃分為若干相對獨立的模塊，通過(guò)軟件尋址實(shí)現片選，減少了器件片選線(xiàn)的連接。CPU不僅能通過(guò)指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線(xiàn)，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現對硬件系統的既簡(jiǎn)單又靈活的擴展與控制。I2C總線(xiàn)接口電路結構如圖1所示。

2．雙向傳輸的接口特性　傳統的單片機串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線(xiàn)，如MCS51系列的TXD和RXD，而I2C總線(xiàn)則根據器件的功能通過(guò)軟件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當某個(gè)器件向總線(xiàn)上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器(也叫主器件)，而當其從總線(xiàn)上接收信息時(shí)，又成為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動(dòng)總線(xiàn)上傳送數據并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認為是從器件。I2C總線(xiàn)的控制完全由掛接在總線(xiàn)上的主器件送出的地址和數據決定。在總線(xiàn)上，既沒(méi)有中心機，也沒(méi)有優(yōu)先機。
　　總線(xiàn)上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于此時(shí)數據傳送的方向。SDA和SCL均為雙向I/O線(xiàn)，通過(guò)上拉電阻接正電源。當總線(xiàn)空閑時(shí)，兩根線(xiàn)都是高電平。連接總線(xiàn)的器件的輸出級必須是集電極或漏極開(kāi)路，以具有線(xiàn)“與”功能。I2C總線(xiàn)的數據傳送速率在標準工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達400kbit/s。
　　3．I2C總線(xiàn)上的時(shí)鐘信號　在I2C總線(xiàn)上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號是由掛接在SCL時(shí)鐘線(xiàn)上的所有器件的邏輯“與”完成的。SCL線(xiàn)上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號下跳為低電平，將使SCL線(xiàn)一直保持低電平，使SCL線(xiàn)上的所有器件開(kāi)始低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線(xiàn)的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。
　　當所有器件的時(shí)鐘信號都上跳為高電平時(shí)，低電平期結束，SCL線(xiàn)被釋放返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開(kāi)始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結束高電平期的器件又將SCL線(xiàn)拉成低電平。這樣就在SCL線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘?？梢?jiàn)，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(cháng)的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件確定。
　　4．數據的傳送　在數據傳送過(guò)程中，必須確認數據傳送的開(kāi)始和結束。在I2C總線(xiàn)技術(shù)規范中，開(kāi)始和結束信號（也稱(chēng)啟動(dòng)和停止信號）的定義如圖2所示。當時(shí)鐘線(xiàn)SCL為高電平時(shí)，數據線(xiàn)SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開(kāi)始”信號；當SCL線(xiàn)為高電平時(shí)，SDA線(xiàn)發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)?ldquo;結束”信號。開(kāi)始和結束信號都是由主器件產(chǎn)生。在開(kāi)始信號以后，總線(xiàn)即被認為處于忙狀態(tài)；在結束信號以后的一段時(shí)間內，總線(xiàn)被認為是空閑的。

　 I2C總線(xiàn)的數據傳送格式是：在I2C總線(xiàn)開(kāi)始信號后，送出的第一個(gè)字節數據是用來(lái)選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(R/W)。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫(xiě)到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開(kāi)始信號后，系統中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線(xiàn)上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線(xiàn)上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(R/W)確定。
　　在I2C總線(xiàn)上每次傳送的數據字節數不限，但每一個(gè)字節必須為8位，而且每個(gè)傳送的字節后面必須跟一個(gè)認可位（第9位），也叫應答位（ACK）。數據的傳送過(guò)程如圖3所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字節后都會(huì )作出響應，即釋放SCL線(xiàn)返回高電平，準備接收下一個(gè)數據字節，主器件可繼續傳送。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數據時(shí)，（例如正在處理一個(gè)內部中斷，在這個(gè)中斷處理完之前就不能接收I2C總線(xiàn)上的數據字節）可以使時(shí)鐘SCL線(xiàn)保持低電平，從器件必須使SDA保持高電平，此時(shí)主器件產(chǎn)生1個(gè)結束信號，使傳送異常結束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當從器件處理完畢時(shí)將釋放SCL線(xiàn)，主器件繼續傳送。

當主器件發(fā)送完一個(gè)字節的數據后，接著(zhù)發(fā)出對應于SCL線(xiàn)上的一個(gè)時(shí)鐘（ACK）認可位，在此時(shí)鐘內主器件釋放SDA線(xiàn)，一個(gè)字節傳送結束，而從器件的響應信號將SDA線(xiàn)拉成低電平，使SDA在該時(shí)鐘的高電平期間為穩定的低電平。從器件的響應信號結束后，SDA線(xiàn)返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。
　　I2C總線(xiàn)還具有廣播呼叫地址用于尋址總線(xiàn)上所有器件的功能。若一個(gè)器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數據，則可以忽略該地址不作響應。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數據，則應對地址作出響應，其表現為一個(gè)接收器。
　　5．總線(xiàn)競爭的仲裁　總線(xiàn)上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì )發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)的情況。例如，多單片機系統中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機要同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送數據，這種情況叫做總線(xiàn)競爭。I2C總線(xiàn)具有多主控能力，可以對發(fā)生在SDA線(xiàn)上的總線(xiàn)競爭進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線(xiàn)電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級?？偩€(xiàn)競爭的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數據位的比較，從而確保了競爭仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線(xiàn)上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì )造成信息的丟失。
　　6. I2C總線(xiàn)接口器件　目前在視頻處理、移動(dòng)通信等領(lǐng)域采用I2C總線(xiàn)接口器件已經(jīng)比較普遍。另外，通用的I2C總線(xiàn)接口器件，如帶I2C總線(xiàn)的單片機、RAM、ROM、A/D、D/A、LCD驅動(dòng)器等器件，也越來(lái)越多地應用于計算機及自動(dòng)控制系統中。

AT24C02是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬（2.5～5.5V）、擦寫(xiě)次數多（大于10000次）、寫(xiě)入速度快（小于10ms）等特點(diǎn)。下面是它的電路圖。

圖中AT24C02的1、2、3腳是三條地址線(xiàn)，用于確定芯片的硬件地址。在A(yíng)T89C51試驗開(kāi)發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負電源。第5腳SDA為串行數據輸入/輸出，數據通過(guò)這條雙向I2C總線(xiàn)串行傳送，在A(yíng)T89C51試驗開(kāi)發(fā)板上和單片機的P3.5連接。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線(xiàn)，在A(yíng)T89C51試驗開(kāi)發(fā)板上和單片機的P3.6連接。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)5.1K的電阻上拉。第7腳需要接地。

24C02中帶有片內地址寄存器。每寫(xiě)入或讀出一個(gè)數據字節后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現對下一個(gè)存儲單元的讀寫(xiě)。所有字節均以單一操作方式讀取。為降低總的寫(xiě)入時(shí)間，一次操作可寫(xiě)入多達8個(gè)字節的數據。

;這是將0600H地址中以下的8個(gè)數據寫(xiě)到24C02的01H為首址單元中去的匯編程序

ORG 0000H

SCL BIT P3.4;定義24C02的串行時(shí)鐘線(xiàn)
SDA BIT P3.5;定義24C02的串行數據線(xiàn)

LJMP START
START:LCALL STAR;調用
MOV R2,#08H;一個(gè)數據有8位
MOV DPTR,#0600H;定義源數據的位置
LOOP:MOV A,#00H
MOVC A,@A+DPTR
LCALL SDATA
LCALL ACK
JC LOOP
INC DPTR
DJNZ R2,LOOP

LCALL STOP;調用停止子程序

STAR:SETB SDA
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
RET
SDATA:MOV R0,#08H
LOOP0:RLC A
MOV SDA,C
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
DJNZ R0,LOOP0
RET
ACK:SETB SDA
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
MOV C,SDA
CLR SCL
RET
STOP:CLR SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
SETB SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
ORG 0600H
DB 0A0H,10H,01H,02H,03H,04H,05H,06H
END

　　讀寫(xiě)子程序如下：

;寫(xiě)串行E2PROM子程序EEPW
; R3=10100000（命令1010+器件3位地址+讀/寫(xiě)。 器件地址一個(gè)芯片，是000）
; (R4)=片內字節地址
; (R1)=欲寫(xiě)數據存放地址指針
; (R7)=連續寫(xiě)字節數n
EEPW: MOV　P1,#0FFH

　　CLR　　P1.0　　;發(fā)開(kāi)始信號
　　MOV　　A,R3　　;送器件地址
　　ACALL　SUBS
　　MOV　　A,R4　　;送片內字節地址
　　ACALL　SUBS
AGAIN: MOV　A,@R1
　　ACALL SUBS　;調發(fā)送單字節子程序INC　 　R1
　　DJNZ　　R7,AGAIN;連續寫(xiě)n個(gè)字節
　　CLR　 　P1.0　　;SDA置0,準備送停止信號
　　ACALL　DELAY ;延時(shí)以滿(mǎn)足傳輸速率要求
　　SETB　P1.1　;發(fā)停止信號
　　ACALL　DELAY
　　SETB　P1.0
　　RET

SUBS: MOV　R0,#08H ;發(fā)送單字節子程序
LOOP: CLR　P1.1
　　RLC　　A
　　MOV　　P1.0,C
　　NOP
　　SETB　P1.1
　　ACALL DELAY
　　DJNZ　R0,LOOP ;循環(huán)8次送8個(gè)bit
　　CLR　　P1.1
　　ACALL DELAY
　　SETB　P1.1
REP: MOV　C,P1.0
　　JC　　REP　　;判應答到否，未到則等待
　　CLR　P1.1
　　RET

DELAY: NOP
　　NOP
　　RET

;讀串行E2PROM子程序EEPR
;(R1)=欲讀數據存放地址指針
;; R3=10100001（命令1010+器件3位地址+讀/寫(xiě)。 器件地址一個(gè)芯片，是000）
;(R4)=片內字節地址
;(R7)=連續讀字節數

EEPR: MOV　P1,#0FFH
　　CLR　　P1.0　　;發(fā)開(kāi)始信號
　　MOV　　A,R3　　;送器件地址
　　ACALL SUBS　　;調發(fā)送單字節子程序
　　MOV　A,R4　　　;送片內字節地址
　　ACALL SUBS
　　MOV　P1,#0FFH
　　CLR　P1.0　　　;再發(fā)開(kāi)始信號
　　MOV　A,R3
　　SETB　ACC.0　　;發(fā)讀命令
　　ACALL SUBS
MORE: ACALL SUBR
　　MOV　@R1,A
　　INC　R1
　　DJNZ R7,MORE
　　CLR　P1.0
　　ACALL DELAY
　　SETB P1.1
　　ACALL DELAY
　　SETB　P1.0 ;送停止信號
　　RET

SUBR: MOV　R0,#08H ;接受單字節子程序
LOOP2: SETB　P1.1
　　ACALL DELAY
　　MOV　C,P1.0
　　RLC　A
　　CLR　P1.1
　　ACALL DELAY
　　DJNZ R0,LOOP2
　　CJNE R7,#01H,LOW
　　SETB P1.0　　;若是最后一個(gè)字節置A=1
　　AJMP SETOK
LOW: CLR　P1.0　　;否則置A=0
SETOK: ACALL DELAY
　　SETB　P1.1
　　ACALL DELAY
　　CLR　　P1.1
　　ACALL DELAY
　　SETB　P1.0　　;應答畢,SDA置1
　　RET