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I2C總線接口的電氣結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，組成I2C總線的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL必須經(jīng)過上拉電阻Rp接到正電源上,連接到總線上的器件的輸出級必須為“開漏”或“開集”的形式，以便完成“線與”功能。SDA和SCL都為雙向I/O口線，總線空閑時皆為高電平�？偩€上數(shù)據(jù)傳送最高速率可達(dá)100KB/s。

I2C總線上可以實現(xiàn)多主雙向同步數(shù)據(jù)傳送，所有主器件都可發(fā)出同步時鐘，但由于SCL接口的“線與”結(jié)構(gòu)，一旦一個主器件時鐘跳變?yōu)榈碗娖�，將使SCL線保持為低電平直至?xí)r鐘達(dá)到高電平，因此SCL線上時鐘低電平期間由各器件中時鐘最長的低電平時間決定，而時鐘高電平時間則由高電平時間最短的器件決定。

為了使多個主機數(shù)據(jù)能夠正確傳送，I2C總線中帶有競爭檢測和仲裁電路�？偩€競爭的仲裁及處理由內(nèi)部硬件電路來完成。當(dāng)兩個主器件發(fā)送相同數(shù)據(jù)時，不會出現(xiàn)總線競爭。當(dāng)兩個主器件發(fā)送不同數(shù)據(jù)時，才出現(xiàn)總線競爭。其競爭過程如圖3.2所示。當(dāng)某一時刻主器件1發(fā)送高電平，而主器件2發(fā)送低電平，此時由于SDA的“線與”作用，主器件1發(fā)送的高電平在SDA線上反映的是主器件2的低電平狀態(tài)，這個低電平狀態(tài)通過硬件系統(tǒng)反饋到數(shù)據(jù)寄存器中，與原有狀態(tài)比較，因不同而退出競爭。

I2C總線可以構(gòu)成多主數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，但只有帶CPU的器件可以成為主器件。主器件發(fā)送時鐘、啟動位、數(shù)據(jù)工作方式，從器件則接收時鐘及數(shù)據(jù)工作方式。接收或發(fā)送由數(shù)據(jù)的傳送方向決定。I2C總線上數(shù)據(jù)傳送時的啟動、結(jié)束和有效狀態(tài)都由SDA、SCL的電平狀態(tài)決定，在I2C總線規(guī)程中啟動和停止條件規(guī)定如下。

①啟動條件:在SCL為高電平時，SDA出現(xiàn)一個下降沿，則啟動I2C總線。

②停止條件:在SCL為高電平時，SDA 出現(xiàn)-一個上升沿，則停止使用I2C總線。

除了啟動和停止?fàn)顟B(tài)，在其余狀態(tài)下，SCL 的高電平都對應(yīng)于SDA的穩(wěn)定數(shù)據(jù)狀態(tài)。每一個被傳送的數(shù)據(jù)位由SDA線上的高、低電平表示，對于每一個被傳送的數(shù)據(jù)位都在SCL線上產(chǎn)生一個時鐘脈沖。時鐘脈沖在高電平期間時，SDA線上的數(shù)據(jù)必須穩(wěn)定，否則將被認(rèn)為是控制信號。SDA只能在時鐘脈沖SCL為低電平期間時改變。

啟動條件執(zhí)行后總線為“忙”，在結(jié)束信號過后的一定時間內(nèi)總線被認(rèn)為是“空閑”的。在啟動和停止條件之間可傳送的數(shù)據(jù)不受限制，但每個字節(jié)必須為8位。首先傳送最高位，采用串行傳送方式，但在每個字節(jié)之后必須跟一個響應(yīng)位。主器件收/發(fā)每個字節(jié)后產(chǎn)生一個時鐘應(yīng)答脈沖，在這期間，發(fā)送器必須保證SDA為高，由接收器將SDA拉低，稱為應(yīng)答信號(ACK)。主器件為接收器時，在接收了最后一個字節(jié)之后不發(fā)應(yīng)答信號，也稱為非應(yīng)答信號(NOT ACK)。當(dāng)從器件不能再接收另外的字節(jié)時，也會出現(xiàn)這種情況。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送如圖3.3所示。

如圖3.4所示為24C02與AT89C52單片機接口的Proteus仿真電路，給出一個采用普通AT89C52單片機模擬IC總線時序來擴展串行外部EEPROM存儲器24C02。24C02 是一種I2C接口EEPROM器件，它具有256x8位的存儲容量，工作于從器件方式，每個字節(jié)可擦/寫100萬次,數(shù)據(jù)保存時間大于40年。寫入時具有自動擦除功能,還有頁寫入功能，可一次寫入16字節(jié)。24C02 芯片采用8腳DIP封裝，有Vcc、Vss 電源引腳，SCL、SDA通信引腳，A0、A1、A2地址引腳和WP寫保護引腳。WP腳接Vcc時，禁止寫入高位地址(100H~1FFH)， WP腳接Vss時，允許寫入任何地址。A1和A2決定芯片的從機地址，可接Vcc或Vss, A0不用，應(yīng)接Vcc或Vss。

ACK BIT 10H ;應(yīng)答標(biāo)志位
SLA EQU 50H ;器件地址字
SUBA EQU 51H ;器件子地址
NUMBYTE EQU 52H ;讀/寫字節(jié)數(shù)
SDA BIT P1.7
SCL BIT P1.6 ;單片機i/o口線定義
MTD EQU 30H ;發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)首地址（30H~3FH）
MRD EQU 40H ;接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)首地址（40H~4FH）
ORG 0000H
LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序
ORG 0030H
;***********************************************************
; IWRNBYTE子程序
; 功能：向器件指定子地址寫n個數(shù)據(jù)
; 相關(guān)入口參數(shù)：器件地址字SLA（代表哪個器件），子地址SUBA（代表數(shù)據(jù)要往哪放），發(fā)送區(qū)首地址 MTD，發(fā)送的字節(jié)數(shù)NUMBYTE
;***********************************************************
IWRNBYTE: MOV R3,#NUMBYTE
LCALL START ;啟動總線
MOV A ,#SLA
LCALL WRBYTE ;發(fā)送器件地址(這一步是為了找到是哪個拓展)
LCALL CACK ;當(dāng)ACK=1時說明有應(yīng)答
JNB ACK,RETWRN ;如果沒有應(yīng)答的話，直接退出
MOV A, #SUBA ;把數(shù)據(jù)要放到哪給了寄存器A
LCALL WRBYTE ;這一步是為了找到要放的地方（寄存器）
LCALL CACK
MOV R1,#MTD ;這一步事單片機要從哪個地方取數(shù)據(jù)
WRDA: MOV A,@R1
LCALL WRBYTE ;要把A里面的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，就發(fā)送到剛剛找到的單元
LCALL CACK
JNB ACK,IWRNBYTE ;如果沒有應(yīng)答則需要重新來過
INC R1 ;有應(yīng)答的話，則次數(shù)加1
DJNZ R3,WRDA
RETWRN: LCALL STOP
RET
;****************************************************************
; IRDNBYTE子程序
; 功能：從器件指定子地址讀n個數(shù)據(jù)
; 相關(guān)入口參數(shù)：器件地址字SLA（代表哪個器件），子地址SUBA（代表數(shù)據(jù)要往哪放），接收區(qū)首地址 MTD，接收的字節(jié)數(shù)NUMBYTE
;***************************************************************
IRDNBYTE: MOV R3,#NUMBYTE
LCALL START ;啟動總線
MOV A,#SLA
LCALL WRBYTE ;發(fā)送器件地址(這一步是為了找到是哪個拓展)
LCALL CACK ;當(dāng)ACK=1時說明有應(yīng)答
JNB ACK,RETRDN ;如果沒有應(yīng)答的話，直接退出
MOV A,#SUBA ;把數(shù)據(jù)要放到哪給了寄存器A
LCALL WRBYTE ;這一步是為了找到要放的地方（寄存器）
LCALL CACK
LCALL START ;重新啟動總線
MOV A,#SLA
INC A
LCALL WRBYTE
LCALL CACK
JNB ACK,IRDNBYTE
MOV R0,#MRD ;這一步是單片機要從哪個地方取數(shù)據(jù)
RON1: LCALL RDBYTE
MOV @R0,A
DJNZ R3,SACK
LCALL MNACK ; 功能:發(fā)送非應(yīng)答信號子程序
RETRDN: LCALL STOP
RET
SACK: LCALL MACK ; 功能:發(fā)送應(yīng)答信號子程序
INC R1
SJMP RON1
;***************************************************************
; 名稱：START子程序
; 功能：啟動iic總線子程序，發(fā)送iic起始條件
;***************************************************************
START: SETB SDA ;發(fā)送起始條件數(shù)據(jù)信號
NOP ;起始條件建立時間大于4.7us
SETB SCL ;發(fā)送起始條件的時鐘信號
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;起始條件鎖定時間大于4.7us
CLR SDA ;發(fā)送起始信號
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;起始條件鎖定時間大于4.7us
CLR SCL ;鉗住iic總線，準(zhǔn)備發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)
NOP
RET
;****************************************************************
; 名稱：STOP子程序
; 功能：停止iic總線子程序，發(fā)送iic停止條件
;*****************************************************************
STOP: CLR SDA ;發(fā)送停止條件的數(shù)據(jù)信號
NOP ;起始條件建立時間大于4.7us
SETB SCL ;發(fā)送停止條件的時鐘信號
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;時間大于4.7us
SETB SDA ;發(fā)送停止信號
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;延遲時間大于4.7us
NOP
RET
;**************************************************************
; 名稱：WRBYTE子程序
; 功能:發(fā)送字節(jié)子程序，發(fā)送的前面必須是字節(jié)數(shù)據(jù)放入acc
; ★必須牢牢把握住，我們SDA不管是傳送高電平還是低電平，都必須是它先有了值，然后把時鐘線置位高電平，就開始傳送
;**************************************************************
WRBYTE:MOV R0,#08H
WLP: RLC A ;取數(shù)據(jù)位
JC WRI
SJMP WRO ;判斷數(shù)據(jù)位
WLP1: DJNZ R0,WLP
NOP
RET
WRI: SETB SDA ;發(fā)送1
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;延遲時間大于4.7us
NOP
CLR SCL
SJMP WLP1
WRO: CLR SDA ;發(fā)送0
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP ;延遲時間大于4.7us
NOP
CLR SCL
SJMP WLP1
;******************************************************************
; 名稱：RDBYTE子程序
; 功能:讀取字節(jié)子程序，讀出的字節(jié)數(shù)據(jù)放入acc
; ★這里需要記住的就是，SDA的高低電平就是咱要讀取的數(shù)據(jù)
;******************************************************************
RDBYTE: MOV R0,#08H
RLP: SETB SDA
NOP
SETB SCL ;時鐘線為高，接收數(shù)據(jù)位
NOP
NOP
MOV C,SDA
MOV A,R2
CLR SCL ;將SCL拉低，時間大于4.7us
RLC A
MOV R2,A
NOP
NOP
NOP
DJNZ R0,RLP
RET
;*****************************************************************
; 名稱：CACK子程序
; 功能:檢查應(yīng)答位子程序，返回值 ACK=1時表示有應(yīng)答
;★這里要注意的是，我們SCL上的時鐘信號是按照系統(tǒng)的自己的頻率有一個脈沖
;******************************************************************
CACK: SETB SDA
NOP
NOP
SETB SCL
CLR ACK
NOP
NOP
MOV C,SDA
JC CEND
SETB ACK ;判斷應(yīng)答位
CEND: NOP
CLR SCL
NOP
RET
;******************************************************************
; 名稱：MACK子程序
; 功能:發(fā)送應(yīng)答信號子程序
;******************************************************************
MACK: CLR SDA ;將SDA置0
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
NOP
NOP
RET
;***************************************************************
; 名稱：MNACK子程序
; 功能:發(fā)送非應(yīng)答信號子程序
;***************************************************************
MNACK: SETB SDA ;將SDA置1
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
NOP
NOP
RET
;************************************************************
; 名稱：主程序
;************************************************************
MAIN: MOV R4,#0F0H ;延時等待其它芯片復(fù)位完成
DJNZ R4,$
;發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)初始化，將16個連續(xù)字節(jié)賦值為00H-0FH
MOV A,#34H
MOV R0,#30H
S1: MOV @R0,A
INC R0
;INC A
CJNE R0,#40H,S1
;
;MOV R0,#32H
;MOV A,@R0
;MOV P3,A
;SJMP $
;向24C02C中寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存放在24C02C中50H開始的16個字節(jié)中
MOV SLA,0A0H ;24C02C芯片地址
MOV SUBA, 50H ;片內(nèi)地址
MOV NUMBYTE ,16 ;傳送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
LCALL IWRNBYTE ;寫數(shù)據(jù)
DELAY: MOV R5,#20
D1: MOV R6,#248
D2: MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D2
DJNZ R5,D1
;從24C02C中讀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存放在單片機中50H開始的16個字節(jié)中
MOV SLA,0A0H ;24C02C芯片地址
MOV SUBA, 50H ;片內(nèi)地址
MOV NUMBYTE ,16 ;傳送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
LCALL IRDNBYTE
;SJMP [ DISCUZ_CODE_9 ]nbsp;
MOV R0,#50H
MOV A,@R0
MOV P2,A
SJMP $
END

復(fù)制代碼

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