C51程序綜合程序設(shè)計(jì)范例(五)I2C.ppt

11,C51綜合程序設(shè)計(jì)范例（五）,2,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,本講主要內(nèi)容：,11-1.綜合程序設(shè)計(jì)范例五（I2C接口程序設(shè)計(jì)） 11-2.I2C總線接口協(xié)議 11-3.24C02與單片機(jī)接口 11-3.實(shí)驗(yàn)十,3,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,設(shè)計(jì)范例：設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)向24C02的第一個(gè)單元寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)讀出，并將其顯示在數(shù)碼管上。,4,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件： 24C02特性 24C02與P89V51RD2的接口 程序設(shè)計(jì)中需要解決的主要問題: I2C總線協(xié)議 24C02的讀寫,5,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02： 串行E2PROM是在各種串行器件應(yīng)用中使用較頻繁的器件，和并行E2PROM相比，串行E2PROM的數(shù)據(jù)傳送的速度較低，但是其體積較小，容量小，所含的引腳也較少。所以，它特別適合于需要存放非揮發(fā)數(shù)據(jù)，要求速度不高，引腳少的單片機(jī)的應(yīng)用。 24CXX系列的E2PROM有10種型號(hào)，其中典型的型號(hào)有24C01/02/04/08/16等5種，它們的存儲(chǔ)容量分別是128/256/512/1024/2048字節(jié)。24CXX系列的E2PROM 支持I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，通過器件地址輸入端A0、A1、A2 可以將最多8 個(gè)24C01 /24/C02 器件，4 個(gè)24C04 器件，2 個(gè)24C08 器件， 1 個(gè)24C16 器件連接到總線上。這里我們就24C02的進(jìn)行分析，其它型號(hào)與此類似。,6,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02：,7,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02：,8,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02：,A0 A1 A2器件地址輸入端: 當(dāng)使用24C02 時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8 個(gè)器件， 如果只有一個(gè)24C02 被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳A0 A1 A2 可懸空或連接到GND。 WP寫保護(hù): 如果WP 管腳連接到Vcc ,所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)(只能讀).當(dāng)WP 管腳連接到GND或懸空,允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。,9,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02：,SCL串行時(shí)鐘： 24C02串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘這是一個(gè)輸入管腳。 SDA串行數(shù)據(jù)/地址: 24C02 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線與(wire-OR)。,10,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-1 綜合程序設(shè)計(jì)范例五,范例分析： 硬件24C02與P89V51RD2的接口：,11,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： I2C 總線支持任何IC 生產(chǎn)過程N(yùn)MOS CMOS 雙極性兩線串行數(shù)據(jù)SDA 和串行時(shí)鐘。SCL 線在連接到總線的器件間傳遞信息每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別無論是微控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器或鍵盤接口。而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器由器件的功能決定。很明顯LCD驅(qū)動(dòng)器只是一個(gè)接收器而存儲(chǔ)器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。除了發(fā)送器和接收器外器件在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)也可以被看作是主機(jī)或從機(jī)。主機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)的器件，此時(shí)任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機(jī)。,12,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： SDA 和SCL 都是雙向線路都通過一個(gè)電流源或上拉電阻連接到正的電源電壓。都是高電平連接到總線的器件輸出級(jí)必須是漏極開路或集電極開路才能執(zhí)行線與的功能。I2C 總線上數(shù)據(jù)的傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s 在快速模式下可達(dá)400kbit/s 在高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s 。,13,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 數(shù)據(jù)的有效性 SDA 線上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)線的高或低電平狀態(tài)只有在SCL 線的時(shí)鐘信號(hào)是低電平時(shí)才能改變。,14,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 啟始信號(hào)： 時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低跳變作為I2C 總線的起始信號(hào)。,起始信號(hào)函數(shù)： void I2CStart(void) SDA=1; SCL=1; SomeNoP( );延時(shí) SDA=0; SomeNOP( ); SCL=0; ,15,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 停止信號(hào)： 時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從低到高跳變作為I2C 總線的起始信號(hào)。,停止信號(hào)函數(shù)： void I2CStop(void) SCL=0; SDA=0; SomeNOP( );延時(shí) SCL=1; SomeNOP( ); SDA=1; ,16,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 應(yīng)答信號(hào)： I2C 總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)，每成功地傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。應(yīng)答的器件在第9 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA 線拉低，表示其已收到一個(gè)8 位數(shù)據(jù)。,void SendAck(void)/應(yīng)答信號(hào) SDA=0; /*SDA先清0，發(fā)應(yīng)答信號(hào) */ SomeNOP(); SCL=1; /*SCL由低變高，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘*/ SomeNOP(); SCL=0; /*SCL恢復(fù)到低電平，以便繼續(xù)接收*/ ,17,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 非應(yīng)答信號(hào)： I2C 總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)，當(dāng)接受結(jié)束時(shí)，接收器都必須產(chǎn)生一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)。器件在第9 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA 線置高，表示已經(jīng)接收完畢。如果主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，它收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向從機(jī)發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)（/A），使從機(jī)釋放SDA線，以便主機(jī)產(chǎn)生終止信號(hào)，從而停止數(shù)據(jù)傳送。,void SendNotAck(void)/非應(yīng)答信號(hào) SDA=1; /*SDA先置1，發(fā)非應(yīng)答信號(hào) */ SomeNOP(); SCL=1; /*SCL由低變高，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘*/ SomeNOP(); SCL=0; /*SCL恢復(fù)到低電平，以便繼續(xù)接收*/ ,18,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)格式 發(fā)送到SDA 線上的每個(gè)字節(jié)必須為8 位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位。首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)的最高位MSB，如果從機(jī)要完成一些其他功能后，例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序才能接收或發(fā)送下一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以使時(shí)鐘線SCL 保持低電平迫使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)并釋放時(shí)鐘線SCL 后數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。,19,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 器件地址： I2C總線上的每一個(gè)從機(jī)均有一個(gè)唯一的地址，每次主機(jī)發(fā)出起始信號(hào)后，必須接著發(fā)出一個(gè)字節(jié)的地址信息，以選取掛在總線上的某一從機(jī)。地址信息的格式如下：,其中D7-D0位表示從機(jī)的地址，D0位是數(shù)據(jù)傳送方向，為0時(shí)，表示主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（寫），為1時(shí)，表示主機(jī)由從機(jī)處讀取數(shù)據(jù)。 主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每一個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自已的器件地址進(jìn)行比較，如果相同則認(rèn)為自已正被主機(jī)尋址，根據(jù)讀寫位將自已確定為發(fā)送器或接收器。 從機(jī)的地址由一個(gè)固定部分和一個(gè)可編程部分組成。固定部分為器件的編號(hào)地址，表明了器件的類型，出廠時(shí)固定的?？删幊滩糠譃槠骷囊_地址，視硬件接線而定。,20,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 器件地址： I2C總線上的每一個(gè)從機(jī)均有一個(gè)唯一的地址，每次主機(jī)發(fā)出起始信號(hào)后，必須接著發(fā)出一個(gè)字節(jié)的地址信息，以選取掛在總線上的某一從機(jī)。地址信息的格式如下：,例：24C02的地址格式如下： 其中高四位1010為器件標(biāo)識(shí)類型。 A2A0：引腳地址，對(duì)應(yīng)于該芯片引腳A2A0的取值，當(dāng)A2-A0引腳均接低電平時(shí)，該器件的地址為A0H或A1H，如果為A0H表示寫數(shù)據(jù)到該器件，A1H表示從該器件讀數(shù)據(jù)。 說明：從機(jī)地址只表明選擇掛在總線的哪一個(gè)器件及傳送方向，而器件內(nèi)部的地址是由編程者傳送的第一數(shù)據(jù)中指定的，即第一個(gè)數(shù)據(jù)為器件內(nèi)的子地址。,21,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)寫時(shí)序： 在字節(jié)寫模式下，主器件發(fā)送起始命令和從器件地址信息（R/W 位置零）給從器件，在從器件產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)后，主器件發(fā)從器件的字節(jié)地址.主器件在收到從器件的另一個(gè)應(yīng)答信號(hào)后，再發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的存儲(chǔ)單元。從器件再次應(yīng)答，并在主器件產(chǎn)生停止信號(hào)后開始內(nèi)部數(shù)據(jù)的擦寫，在內(nèi)部擦寫過程中（對(duì)于24C02而言這一過程大概需要5ms），從器件不再應(yīng)答主器件的任何請(qǐng)求。,22,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)寫時(shí)序：,I2CStart( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); I2CStop( ); for(j=0;j200;j+); SomeNOP( );,23,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)讀時(shí)序立即讀： 24C02 的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加1。 也就是說，如果上次讀/寫的操作地址為N，則立即讀的地址從地址N+1 開始。如果N=E（這里對(duì)24C02，E=255），則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到0 且繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)。24C02 接收到從器件地址信號(hào)后（R/W 位置1），它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送一個(gè)8 位字節(jié)數(shù)據(jù)。主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。,24,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)讀時(shí)序：,I2CStart( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); I2CStart( ); I2CSendByte( ); WaitAck( ); i=I2CReceiveByte( );,25,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)讀時(shí)序頁寫：,26,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)讀時(shí)序隨機(jī)讀：,27,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-2 I2C總線接口協(xié)議,范例分析： 程序設(shè)計(jì)I2C總線協(xié)議： 字節(jié)讀時(shí)序順序讀：,28,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考流程 （設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)小車上的外擴(kuò)24C02寫入數(shù)據(jù)2，然后讀出該數(shù)據(jù)，并將其顯示在數(shù)碼管上。 ）,29,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,#include #include #include #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define bool bit #define SomeNOP( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( ); _nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( );_nop_( ); sbit SCL=P21; sbit SDA=P22; void I2CStart(void); void I2CStop(void);,30,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,void I2CSendByte(uchar x); uchar I2CReceiveByte(void); void SendAck(void); void SendNotAck(void); bool WaitAck(void); void delay(uchar x)/延時(shí)程序 while(x-) SomeNOP( ); SomeNOP( ); SomeNOP( ); SomeNOP( ); SomeNOP( ); SomeNOP( ); ,31,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,/* I2C相關(guān)函數(shù) */ void I2CStart(void) SDA=1; SCL=1; SomeNOP(); SDA=0; SomeNOP(); SCL=0; void I2CStop(void) SCL=0; SDA=0; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); SDA=1; ,32,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,bool WaitAck(void)/等待應(yīng)答信號(hào) uchar errtime=255; SDA=1; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); while(SDA) errtime-; if(!errtime) I2CStop( ); return 0; SCL=0; return 1; ,33,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,void SendNotAck(void)/非應(yīng)答信號(hào) SDA=1; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); SCL=0; void SendAck(void)/應(yīng)答信號(hào) SDA=0; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); ,34,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,void I2CSendByte(uchar x)/發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) uchar i=8; while(i-) SCL=0; _nop_(); SDA=(bit)(x ,35,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,uchar I2CReceiveByte(void)/接受一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) uchar i=8; uchar temp=0; SDA=1; while(i-) temp=1; SCL=0; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); temp=temp|SDA; SCL=0; return temp; ,36,SiChuan Engineering Technical Colledge-1959,11-3 24C02與單片機(jī)的接口,參考程序,void main() uchar i,j;