單片機(jī)原理及應(yīng)用-第七講

I2C串行總線的組成及工作原理8.1I2C串行總線的組成及工作原理采用串行總線技術(shù)可以使系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化、系統(tǒng)的體積減小、可靠性提高。同時(shí)，系統(tǒng)的更改和擴(kuò)充極為容易。常用的串行擴(kuò)展總線有：I2C（InterICBUS）總線、單總線（1－WIREBUS）、SPI（SerialPeripheralInterface）總線及Microwire/PLUS等。

本課僅討論I2C串行總線。8.1.1I2C串行總線概述

I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。

I2C總線只有兩根雙向信號(hào)線。一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。I2C總線通過(guò)上拉電阻（阻值常為1k8,4k7and10k，1k8時(shí)性能最好）接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號(hào)變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系（總線上的信號(hào)是所有器件輸出到該線路上的信號(hào)相“與”的結(jié)果）。

連接上I2C總線的器件的引腳可以輸出/輸入信號(hào)到總線上。器件引腳輸出的信號(hào)可能是：高電平/低電平（器件工作時(shí)）、高阻態(tài)（器件不工作時(shí)）。

當(dāng)器件不工作時(shí)，其輸出為高阻態(tài)，由于總線通過(guò)上拉電阻接正電源，所以總線上的信號(hào)為高電平。即：當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。將SDA、SCL均置為1，用來(lái)釋放總線。當(dāng)器件工作時(shí)，若輸出為高電平，總線上的信號(hào)為高電平（前提是沒(méi)有別的部件輸出低電平到總線上）；若輸出為低電平，總線上的信號(hào)恒為低電平（不管有沒(méi)有別的部件輸出什么信號(hào)到總線上）。

即如果一方輸出低，另一方即使輸出高也不能使SDA為高，相當(dāng)于，輸出低的一方占住了SDA口，所以兩個(gè)口一個(gè)輸出高一個(gè)輸出低，則線上電平是低的。這是因?yàn)檩敵龈叩尿?qū)動(dòng)能力不及輸出低的拉電流的能力?？偩€封鎖狀態(tài)：如果需要禁止所有發(fā)生在I2C總線上的通信活動(dòng)，封鎖或關(guān)閉總線是一種可行途徑，只要掛接于該總線上的任意一個(gè)器件將時(shí)鐘線SCL鎖定在低電平上即可。

每個(gè)接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，即主機(jī)寫(xiě)從機(jī)，這時(shí)主機(jī)為發(fā)送器，從機(jī)為接收器；也可以由從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)，即主機(jī)讀從機(jī)，這時(shí)從機(jī)為發(fā)送器，主機(jī)為接收器。雖然二者都可以傳輸數(shù)據(jù)，但是從設(shè)備不能發(fā)起傳輸，且傳輸是受到主設(shè)備控制的。所以主機(jī)讀從機(jī)時(shí)，需先由主機(jī)向從機(jī)發(fā)讀命令，然后由從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)。

在多主機(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)有幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)。為了避免混亂，I2C總線要通過(guò)總線仲裁，以決定由哪一臺(tái)主機(jī)控制總線。

器件釋放總線是通過(guò)不驅(qū)動(dòng)總線來(lái)釋放，停止驅(qū)動(dòng)后總線應(yīng)該為“1”，但是發(fā)現(xiàn)總線還是“0”，說(shuō)明還有主機(jī)在競(jìng)爭(zhēng)總線使用權(quán)，自己線驅(qū)動(dòng)到“1”，卻檢測(cè)到“0”，意味著自己已經(jīng)失去了仲裁（失去了總線使用權(quán)）。所以即其仲裁原則為：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(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)送高電平的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)。若均為低電平后則比較從機(jī)的器件地址，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較。所以

I2C總線的控制只由地址碼以及要發(fā)送的數(shù)據(jù)決定，沒(méi)有中央主機(jī)，總線也沒(méi)有任何定制的優(yōu)先權(quán)。假如在某I2C總線系統(tǒng)中存在兩個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)，分別記為主器件1和主器件2，其數(shù)據(jù)輸出端分別為DATA1和DATA2，它們都有控制總線的能力，這就存在著發(fā)生總線沖突（即寫(xiě)沖突）的可能性。

假設(shè)在某一瞬間兩者相繼向總線發(fā)出了啟動(dòng)信號(hào)，鑒于：I2C總線的“線與”特性，使得在數(shù)據(jù)線SDA上得到的信號(hào)波形是DATA1和DATA2兩者相與的結(jié)果。

在總線被啟動(dòng)后，主器件1企圖發(fā)送數(shù)據(jù)“101……”，主器件2企圖發(fā)送數(shù)據(jù)“100101……”。

兩個(gè)主器件在每次發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)位的同時(shí)都要對(duì)自己輸出端的信號(hào)電平進(jìn)行抽檢，只要抽檢的結(jié)果與它們自己預(yù)期的電平相符，就會(huì)繼續(xù)占用總線，總線控制權(quán)也就得不到裁定結(jié)果。

主器件1的第3位期望發(fā)送“1”，也就是在第3個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)送出高電平。在該時(shí)鐘周期的高電平期間，主器件1進(jìn)行例行抽檢時(shí)，結(jié)果檢測(cè)到一個(gè)不相匹配的電平“0”，這時(shí)主器件1只好決定放棄總線控制杈；因此，主器件2就成了總線的惟一主宰者，總線控制權(quán)也就最終得出了裁定結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)了總線仲裁的功能。

從以上總線仲裁的完成過(guò)程可以得出：仲裁過(guò)程主器件1和主器件2都不會(huì)丟失數(shù)據(jù)；各個(gè)主器件沒(méi)有優(yōu)先級(jí)別之分，總線控制權(quán)是隨機(jī)裁定的，即使是搶先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)的主器件1最終也并沒(méi)有得到控制權(quán)。

系統(tǒng)實(shí)際上遵循的是“低電平優(yōu)先”的仲裁原則，將總線判給在數(shù)據(jù)線上先發(fā)送低電平的主器件，而其他發(fā)送高電平的主器件將失去總線控制權(quán)。一、數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定

I2C總線在時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送（讀寫(xiě)）時(shí)，所以此時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定。亦即：只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化，所以在向SDA上送數(shù)據(jù)之前，要將SCL置為低，等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，將SCL置為高，再進(jìn)行讀寫(xiě)。8.1.2I2C總線的數(shù)據(jù)傳送二、起始和終止信號(hào)初始化時(shí)（總線空閑時(shí)）SCL、SDA均為高電平

。在SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)；在SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號(hào)。

可以理解為什么前面說(shuō)：在SCL線為高電平期間，進(jìn)行讀寫(xiě)，此時(shí)SDA線的數(shù)據(jù)必須穩(wěn)定。起始和終止信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)出的，在起始信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài)；在終止信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測(cè)到起始和終止信號(hào)。接收器件收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后，有可能需要完成一些其它工作，如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等，可能無(wú)法立刻接收下一個(gè)字節(jié)，這時(shí)接收器件可以將SCL線拉成低電平，從而使主機(jī)處于等待狀態(tài)。直到接收器件準(zhǔn)備好接收下一個(gè)字節(jié)時(shí)，再釋放SCL線使之為高電平，從而使數(shù)據(jù)傳送可以繼續(xù)進(jìn)行。

三、數(shù)據(jù)傳送格式（1）字節(jié)傳送與應(yīng)答

每一個(gè)字節(jié)必須保證是8位長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位（MSB），每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位），但是應(yīng)答位由從機(jī)（即接收器）發(fā)出的。發(fā)送器每發(fā)送一個(gè)字節(jié)，就在時(shí)鐘脈沖9期間釋放數(shù)據(jù)線，由接收器反饋一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（發(fā)送端在發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，要在SCL第9個(gè)脈沖來(lái)臨前把SDA拉高，以等待接收端發(fā)來(lái)ACK信號(hào)）。三、數(shù)據(jù)傳送格式（1）字節(jié)傳送與應(yīng)答

在第9個(gè)SCL時(shí)鐘周期的高電平期間，讀SDA，若為低電平表示應(yīng)答（接收器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線拉低，并且確保在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平），若為高電平表示非應(yīng)答（從機(jī)輸出高電平）或無(wú)應(yīng)答（從機(jī)無(wú)任何輸出）。所以檢測(cè)非應(yīng)答時(shí)，要通過(guò)持續(xù)循環(huán)一定長(zhǎng)的時(shí)間，檢測(cè)SDA是否為高，因?yàn)閺臋C(jī)的反應(yīng)速度慢。非應(yīng)答信號(hào)的使用由于某種原因從機(jī)不對(duì)主機(jī)尋址信號(hào)應(yīng)答時(shí)（如從機(jī)正在進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理工作而無(wú)法接收總線上的數(shù)據(jù)），它必須將數(shù)據(jù)線置于高電平，而由主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。如果從機(jī)對(duì)主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答，但在數(shù)據(jù)傳送一段時(shí)間后無(wú)法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)可以通過(guò)對(duì)無(wú)法接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的“非應(yīng)答”通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。

當(dāng)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)出一個(gè)結(jié)束傳送的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)是由對(duì)從機(jī)的“非應(yīng)答”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī)釋放SDA線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號(hào)。非應(yīng)答信號(hào)的使用如果接收器是主控器，則在它收到最后一個(gè)字節(jié)后，發(fā)送一個(gè)NACK信號(hào)，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放SDA線，以便主控接收器發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)P。

主機(jī)檢測(cè)到從機(jī)應(yīng)答信號(hào)后才能進(jìn)行下一次操作，如檢測(cè)到非應(yīng)答信號(hào)主機(jī)則發(fā)出終止信號(hào)，結(jié)束數(shù)據(jù)的傳送，或重發(fā)數(shù)據(jù)。

主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后，若無(wú)數(shù)據(jù)傳送，也可發(fā)終止信號(hào)，結(jié)束傳送。（2）數(shù)據(jù)幀格式

I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)，又包括真正的數(shù)據(jù)信號(hào)。

在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/T），用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。

每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。

工作過(guò)程1.主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)主設(shè)備發(fā)送起始位，這會(huì)通知總線上的所有設(shè)備傳輸開(kāi)始了，接下來(lái)主機(jī)發(fā)送設(shè)備地址，與這一地址匹配的slave將繼續(xù)這一傳輸過(guò)程，而其它slave將會(huì)忽略接下來(lái)的傳輸并等待下一次傳輸?shù)拈_(kāi)始。

主設(shè)備尋址到從設(shè)備后，發(fā)送它所要寫(xiě)入的從設(shè)備的內(nèi)部寄存器地址；之后，發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，發(fā)送停止位。寫(xiě)入過(guò)程如下：發(fā)送起始位。發(fā)送從設(shè)備的地址和讀/寫(xiě)選擇位。釋放總線，等到EEPROM拉低總線進(jìn)行應(yīng)答（如果EEPROM接收成功，則進(jìn)行應(yīng)答；若沒(méi)有握手成功或者發(fā)送的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)EEPROM不產(chǎn)生應(yīng)答，此時(shí)重發(fā)或者終止，轉(zhuǎn)到1或7）。發(fā)送想要寫(xiě)入的內(nèi)部寄存器地址。EEPROM對(duì)其發(fā)出應(yīng)答（若無(wú)應(yīng)答，轉(zhuǎn)到1或7）。寫(xiě)入過(guò)程如下：發(fā)送數(shù)據(jù)。（可向一個(gè)連續(xù)地址區(qū)域發(fā)送多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，不需要再寫(xiě)入內(nèi)部地址，因?yàn)槊總魉鸵粋€(gè)字節(jié)（并有應(yīng)答信號(hào)），內(nèi)部存儲(chǔ)地址會(huì)自加1，但每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都要有應(yīng)答信號(hào)，才能去發(fā)下一個(gè)字節(jié)）發(fā)送停止位。EEPROM收到停止信號(hào)后，進(jìn)入到一個(gè)內(nèi)部的寫(xiě)入周期，大概需要10ms，此間任何操作都不會(huì)被EEPROM響應(yīng)（所以在兩次寫(xiě)入之間要插入一個(gè)延時(shí)，否則會(huì)導(dǎo)致失敗）。工作過(guò)程2.主控器讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程：讀的過(guò)程比較復(fù)雜，在從slave讀出數(shù)據(jù)前，你必須先要告訴它哪個(gè)內(nèi)部寄存器是你想要讀取的，因此必須先對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)入(dummywrite)：先寫(xiě)入從器件設(shè)備地址（對(duì)設(shè)備尋址）以及從器件內(nèi)部地址（對(duì)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)單元尋址），然后再寫(xiě)一遍從器件設(shè)備地址設(shè)置第8位數(shù)據(jù)傳送方向位為1（R），通知從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。讀入過(guò)程如下：發(fā)送起始位；發(fā)送slave地址+writebitset；發(fā)送內(nèi)部寄存器地址；重新發(fā)送起始位，即restart；重新發(fā)送slave地址+readbitset；讀取數(shù)據(jù)的主機(jī)接收器，在接收到最后一個(gè)字節(jié)后，發(fā)出NACK信號(hào)，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，于是，從機(jī)發(fā)送器釋放SDA線，以便主機(jī)發(fā)出終止信號(hào)結(jié)束傳輸（當(dāng)單片機(jī)作為接收端時(shí)，如果接收多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，那么，在每接收完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，都要發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，最后一個(gè)字節(jié)除外

）。主機(jī)發(fā)送停止位

在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，可以有以下幾種組合方式：a、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過(guò)程中不變：注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無(wú)陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。

A表示應(yīng)答，A非表示非應(yīng)答（高電平）。S表示起始信號(hào)，P表示終止信號(hào)。。這里的“數(shù)據(jù)”是指廣義的數(shù)據(jù)，可以是從機(jī)內(nèi)部地址也可以是數(shù)據(jù)b、主機(jī)從從機(jī)讀數(shù)據(jù)c、在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫(xiě)方向位正好反相（見(jiàn)上圖）。四、總線的尋址I2C總線協(xié)議有明確的規(guī)定：采用7位的尋址字節(jié)（尋址字節(jié)是起始信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)）。（1）尋址字節(jié)的位定義

D7～D1位組成從機(jī)的地址。D0位是數(shù)據(jù)傳送方向位，為“0”時(shí)表示主機(jī)向從機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)，為“1”時(shí)表示主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)R/T位將自己確定為發(fā)送器或接收器。從機(jī)的地址由固定部分和可編程部分組成。在一個(gè)系統(tǒng)中可能希望接入多個(gè)相同的從機(jī)，從機(jī)地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目。如一個(gè)從機(jī)的7位尋址位有4位是固定位，3位是可編程位，這時(shí)僅能尋址8個(gè)同樣的器件，即可以有8個(gè)同樣的器件接入到該I2C總線系統(tǒng)中。一、典型信號(hào)模擬為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線的數(shù)據(jù)傳送有嚴(yán)格的時(shí)序要求。I2C總線的起始信號(hào)、終止信號(hào)、發(fā)送“0”及發(fā)送“1”的模擬時(shí)序：

總線數(shù)據(jù)傳送的模擬

主機(jī)可以采用不帶I2C總線接口的單片機(jī)，如80C51、AT89C2051等單片機(jī)，利用軟件實(shí)現(xiàn)I2C總線的數(shù)據(jù)傳送，即軟件與硬件結(jié)合的信號(hào)模擬。

二、典型信號(hào)模擬子程序通過(guò)空操作來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)（對(duì)于延時(shí)很短的，要求在us級(jí)的）在keilC51中，直接調(diào)用intrins.h頭文件中的庫(kù)函數(shù)_nop_()，其原型為：void_nop_(void);//產(chǎn)生一條NOP指令

這個(gè)函數(shù)相當(dāng)匯編NOP指令，延時(shí)幾微秒（NOP指令為單周期指令，可由晶振頻率算出延時(shí)時(shí)間，對(duì)于12M晶振，延時(shí)1uS）。#defineNOP5(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}二、典型信號(hào)模擬子程序（1）起始信號(hào)VoidI2CStart(void){SDA=1; SCL=1;//起始之前總線空閑SDA、SCL均為1 NOP5();//NOP5()>4.7us SDA=0;//在SDA上產(chǎn)生下降沿 NOP5();//NOP5()>4usSCL=0;//拉低SCL為輸出數(shù)據(jù)到SDA做準(zhǔn)備}（2）終止信號(hào)voidI2cStop(void){ SDA=0;//為在SDA上產(chǎn)生上升沿做準(zhǔn)備 SCL=1; NOP5();//NOP5()>4us SDA=1;//在SDA上產(chǎn)生上升沿 NOP5();//NOP5()>4.7us}//終止信號(hào)發(fā)出后，總線回到空閑狀態(tài)，SDA、SCL均為1（3）發(fā)送應(yīng)答/非應(yīng)答信號(hào)//ack=0表示應(yīng)答；ack=1表示非應(yīng)答voidI2cS_Ack(bit

ack){ SCL=0;//拉低SCL為輸出數(shù)據(jù)到SDA做準(zhǔn)備 SDA=ack;//輸出ack到SDA，表示應(yīng)答/不應(yīng)答 SCL=1; NOP5();//NOP5()>4usSCL=0;//SCL從0-1-0為一個(gè)完整的時(shí)鐘周期SDA=1;//釋放總線}存在總線控制權(quán)交替時(shí)就需要釋放總線（4）查詢/接收應(yīng)答信號(hào)ucharI2cR_Ack(void)//返回值為0表示應(yīng)答，為1表示非應(yīng)答{uchar

i,ack;

SCL=0;//拉低SCL為輸出數(shù)據(jù)到SDA做準(zhǔn)備SDA=1;//釋放總線，讓從設(shè)備能輸出數(shù)據(jù)到SDASCL=1;while((SDA==1)&&(i<250))i++;//等待從設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，若為0，表示應(yīng)答，循環(huán)結(jié)束；若為1，可能是從機(jī)還未將信號(hào)送上來(lái)，循環(huán)延時(shí)到i>250，若仍為1，此時(shí)才認(rèn)為是未應(yīng)答。ack=SDA;SCL=0;//SCL從0-1-0為一個(gè)完整的時(shí)鐘周期SDA=1;//釋放總線return(ack);}

8.2.2I2C總線器件的擴(kuò)展一、擴(kuò)展電路

二、串行E2PROM的擴(kuò)展

（1）串行E2PROM典型產(chǎn)品AT24C01：128字節(jié)（128×8位）；

AT24C02：256字節(jié)（256×8位）；AT24C04：512字節(jié)（512×8位）AT24C08：1K字節(jié)（1K×8位）；AT24C16：2K字節(jié)（2K×8位）；ATMEL公司的AT24C系列：

1、引腳的功能24CXX系列的E2PROM管腳排列圖分別為如圖9-14的（a）、（b）、（c）所示VCC：電源+5V。VSS：地線。SCL：串行時(shí)鐘輸入端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生所需的時(shí)鐘。SDA：串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。該引腳是漏極開(kāi)路的端口，需接上拉電阻到VCC。WP：寫(xiě)保護(hù)端，該引腳提供了硬件數(shù)據(jù)保護(hù)，當(dāng)WP接地時(shí)，允許對(duì)芯片執(zhí)行寫(xiě)操作；當(dāng)WP接VCC時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫(xiě)保護(hù)。(a)24C01/02/04/08/16/32/64管腳（b）24C128管腳(c)24C256管腳圖9-1424CXX系列E2PROM引腳圖

（2）寫(xiě)入過(guò)程

AT24C系列E2PROM芯片地址的固定部分為1010，A2、A1、A0引腳接高、低電平后得到確定的3位編碼。形成的7位編碼即為該器件的地址碼。

單片機(jī)進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，首先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫(xiě)方向位“0”（共8位，即一個(gè)字節(jié)），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為相應(yīng)，單片機(jī)收到應(yīng)答后就可以傳送數(shù)據(jù)了。

傳送數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)首先發(fā)送一個(gè)字節(jié)的被寫(xiě)入器件的存儲(chǔ)區(qū)的首地址，收到存儲(chǔ)器器件的應(yīng)答后，單片機(jī)就逐個(gè)發(fā)送各數(shù)據(jù)字節(jié)，但每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后都要等待應(yīng)答。

AT24C系列器件片內(nèi)地址在接收到每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)地址后自動(dòng)加1，在芯片的“一次裝載字節(jié)數(shù)”（不同芯片字節(jié)數(shù)不同）限度內(nèi)，只需輸入首地址。裝載字節(jié)數(shù)超過(guò)芯片的“一次裝載字節(jié)數(shù)”時(shí)，數(shù)據(jù)地址將“上卷”，前面的數(shù)據(jù)將被覆蓋。

當(dāng)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)傳送完后，單片機(jī)應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束寫(xiě)入操作。寫(xiě)入n個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)格式：

（3）讀出過(guò)程單片機(jī)先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫(xiě)方向位“0”（“偽寫(xiě)”），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為回應(yīng)。

然后，再發(fā)一個(gè)字節(jié)的要讀出器件的存儲(chǔ)區(qū)的首地址，收到應(yīng)答后，單片機(jī)要重復(fù)一次起始信號(hào)并發(fā)出器件地址和讀方向位（“1”），收到器件應(yīng)答后就可以讀出數(shù)據(jù)字節(jié)，每讀出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)都要回復(fù)應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)讀完后，單片機(jī)應(yīng)返回以“非應(yīng)答”（高電平），并發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束讀出操作。

（5）向總線寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)voidWriteByte(unsignedcharsendbyte){unsignedchardataj=8;for(;j>0;j--){SCL=0;//拉低SCL為輸出數(shù)據(jù)到SDA做準(zhǔn)備sendbyte<<=1;//左移時(shí)最低位補(bǔ)0，最高位移入PSW的CY位SDA=CY;//輸出數(shù)據(jù)到SDA

SCL=1;//產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)上升沿,完成數(shù)據(jù)位傳送

NOP5();}SCL=0;//SCL從0-1-0為一個(gè)完整的時(shí)鐘周期SDA=1;//釋放總線}（6）從總線讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)unsignedcharReadByte(void){unsignedchardataj=8,recbyte;SCL=0;//拉低SCL為從設(shè)備輸出數(shù)據(jù)到SDA做準(zhǔn)備SDA=1;//釋放總線for(;j>0;j--){SCL=1;//在時(shí)鐘為高電平期間讀

NOP5();recbyte=(recbyte<<1)|SDA;//讀SDASCL=0;//SCL從0-1-0為一個(gè)完整的時(shí)鐘周期}

return(recbyte);//返回所讀數(shù)據(jù)}【例】將數(shù)據(jù)“0x0f”寫(xiě)入AT24C02再讀出送P1口顯示。電路源程序虛擬儀器I2C

DEBUGGER虛擬儀器I2C

DEBUGGER前面是數(shù)據(jù)后面是應(yīng)答AT24C02有兩種讀寫(xiě)方式：字節(jié)讀寫(xiě)方式（一次讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)）、頁(yè)讀寫(xiě)方式（可連續(xù)讀寫(xiě)最多一個(gè)頁(yè)【8B】的數(shù)據(jù)）。前面的例子是字節(jié)讀寫(xiě)方式。AT24C02共256B