- 什么是IIC總線

IIC總線是同步通信的一種特殊形式，具有接線口少、控制簡單、器件封裝形式小、通信速率高等特點。在主從通信中，可以有多個IIC總線器件同時連接到IIC總線上，所有與IIC兼容的器件都具有標準的接口，通過地址來識別通信對象，使他們可以經由IIC總線互相直接通信。

IIC總線由SDA數據線和SCL時鐘線倆條線構成通信線路，既可發(fā)送數據也可以接收數據。在CPU和IC之間、IC與IC間都可以雙向傳播，每個器件都有唯一的地址，這樣就可以使信息進行準確的傳輸。CPU發(fā)出的信號分為地址碼和數據碼倆部分，地址碼用來選址，數據碼是通信的內容。

總而言之，IIC總線就是器件之間的通信線路，主器件可以通過IIC總線向從器件發(fā)送數據，也可以從從器件接收數據。51單片機不具備IIC總線接口，但我們可以通過軟件模擬IIC總線的工作時序，只需要正確調用各個函數就能夠方便的拓展IIC總線接口器件。

-什么是EEPROM

EEPROM就是一種存儲介質，就像ROM、PROM、FLASH儲存器等，下面我粗略地介紹一下EEPROM的由來

ROM：只讀存儲器，其中的內容在工廠中就燒錄好了，內容只能讀，不能改，所以用戶只能讀取其中數據，一旦數據出錯，ROM就相當于廢掉了。

PROM：可編程的ROM，相比于原來的ROM，用戶可以將自己所需要的數據寫入，但也只有一次機會，數據一旦寫入之后就無法修改。

EPROM：可擦除可編程ROM，相比較PROM，此芯片可以重復擦除和寫入，雖然它解決了PROM只能寫入一次的弊端，但EPROM數據的擦除是通過紫外線的照射來完成的，所以使用此芯片時對紫外線的防護是很重要的。

EEPROM電可擦除可編程ROM，鑒于EPROM擦除數據的不容易，EEPROM應運而生，它是以電子信號來修改其內容的，而且是以byte為最小修改單位的，不需要將數據全部清除來寫入，可以實現定向修改數據。而且因為其數據保存具有掉電不丟失的特性備受追捧。

在下的程序就是通過51單片機模擬IIC總線對AT24C02（EEPROM的型號）進行數據的存取和修改。

AT24C02的儲存容量為256B一般通過片內子地址尋址對內部256B中任意一個進行讀寫操作，其尋址范圍為00~FF。

-IIC總線的通信格式

就像串口通訊和紅外遙控一樣，IIC總線也有一套通信方式。

硬件結構：

先來認識一下IIC總線的硬件結構，SDA是數據線，SCL是時鐘線，總線上個器件均采用漏極開路結構與總線相連，因此SDA和SCL都需要上拉電阻，總線在空閑狀態(tài)保持高電平，一旦某一器件輸出低電平，都將使總線的信號變低，所以說各器件的SDA和SCL都是線“與”關系。

數據位有效性：

IIC中數據的傳輸是通過SDA和SCL進行高低電平變化來完成的，在傳送數據時，只有當時鐘線SCL為高電平的時候數據線SDA上的電平才有效（即SDA高電平代表1；SDA低電平代表0），所以在SCL為高電平的時候SDA上的數據一定要保持穩(wěn)定才行，不然數據的傳輸會很不穩(wěn)定的。那就是說SCL為低電平的時候SDA怎么變化都沒有關系，但SCL為高電平時SDA一定要穩(wěn)定，可以理解為傳輸信號的改變是在SCL為低電平的時候進行的（SCL高電平時SDA的改變即為傳輸信號的改變）。

啟始信號、停止信號：

IIC每次進行數據傳輸時先由主機發(fā)出啟始信號，代表數據傳輸的開始，信號格式為：在SCL高電平時期SDA產生下降沿（注意這與數據的傳輸不同，SCL高電平時器SDA要變化），這樣從器件就會檢測到該信號并做好準備。

相對應，停止信號時在SCL高電平時期SDA產生上升沿信號。倆種信號的時序圖如下

尋址信號：

主機在發(fā)出啟始信號后，再發(fā)出尋址信號，這里介紹一下七位尋址方式。

尋址信號由一個字節(jié)（8byte）構成，高七位為地址位，用來確定要進行通信的從器件，最低位是方向位，用來說明是傳輸數據還是接收數據。每一個從器件都會對比主機發(fā)送的地址碼和自己的地址，如果安排上了，再判斷從器件是接收主機數據還是向主機發(fā)送數據。

從器件的地址由固定地址和可編程地址倆部分組成，固定地址用于區(qū)別類別，可編程地址用來區(qū)別同類從器件。比如AT24C02有四位固定地址和三位可編程地址，三位可編程地址可以有八種表達方式，所以最多可以有八個AT24C02器件接再IIC中。

方向位為0時，主機向從機傳輸數據；方向位為1時，從機向主機傳輸數據。

應答信號：

IIC總線協(xié)議規(guī)定：每傳輸1字節(jié)數據（含地址及命令）后，都要有一個應答信號，以確定數據傳送是否被對方收到。應答信號由接收方產生，應答信號的格式為：在SCL為高電平時SDA為低電平（被動的，我們到時候只要檢測一下SDA是否被拉低即可），表示數據傳輸正確，產生應答。但當主機為接收方時，對最后一字節(jié)不應答。

（在敲代碼時我們一般將應答信號的檢驗放在數據發(fā)送函數中）

模塊化設計注解

這里只是挑重要模塊進行注解，后面有完整代碼。

延時10um函數：

void dy()

{

uint a;

for(a=3;a>0;a--)

;

}

IIC啟始函數：

void IICstart()//產生下降沿，啟動信號

{

SDA=1;

dy();

SCL=1;

dy();

SDA=0;

dy();

SCL=0;

}

IIC停止函數：

void IICstop()//產生上升沿，停止信號

{

SDA=0;

dy();

SCL=1;

dy();

SDA=1;

dy();

SCL=0;

}

IIC發(fā)送一個字節(jié)函數：

uchar IICsendbyte(uchar dat)//將dat一個字節(jié)的內容發(fā)送出去，先發(fā)送最高位，并檢測應答

{

uint i;

SCL=0

for(i=0;i<8;i++)//8位逐次發(fā)送

{

dat<<=1;

SDA=CY;//進行左移操作后最高位自動移入PSW寄存器中的CY位（可以用來zb）

dy();

SCL=1;

dy();

SCL=0;

dy();

}

SDA=1;//拉高SDA電平，準備檢測應答信號

dy();

SCL=1;

while(SDA)

{

j++;

if(j>200)//當超過2000umSDA還沒被拉低，算應答失敗或非應答

{

SDA=0;

dy();

return 0;//發(fā)送失敗返回0

}

}

SCL=0;

dy();

return 1;//發(fā)送成功返回1

}

IIC接收一個字節(jié)函數：

uchar IICreadbyte()//讀取一個字節(jié)數據，并返回

{

uint i;

uchar dat;

for(i=0;i<8;i++)

{

SCL=1;

dy();

dat<<=1;//一定要先移位

dat |=SDA;//與運算

dy();

SCL=0;

dy();

}

return dat;

}

向AT24C02寫字節(jié)：

void AT24C02write(uchar addr,uchar dat)//往addr地址寫入dat數據

{

IICstart();//開始

IICsendbyte(0Xa0);//發(fā)送尋址 0Xa0代表尋址AT24C02并且方向位為0，主機向從機傳輸數據

IICsendbyte(addr);//發(fā)送儲存地址

IICsendbyte(dat);//發(fā)送儲存數據

ICCstop();//結束

}

從AT24C02讀字節(jié)：

uchar AT24C02read(uchar addr)//讀取AT24C02中addr位置數據并返回

{

uchar dat;

IICstart();

IICsendbyte(0Xa0);//偽寫

IICsendbyte(addr);

IICstart();//開始讀取

IICsendbyte(0Xa1);//發(fā)送尋址 0Xa0代表尋址AT24C02并且方向位為1，從機向主機傳輸數據

dat=IICreadbyte(addr);//讀取數據

IICstop();

return dat;//返回數據

}

整體代碼

在下通過按鍵k1、k2、k3、k4實現數據在AT14C02中的保存、讀取、自增、清零等操作，并通過數碼管顯示數值（38譯碼器），親自測試可以運行。

 #include"reg52.h"

 #define uint unsigned int

 #define uchar unsigned char

 uchar num,duan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

 sbit SDA=P2^0;

 sbit SCL=P2^1;

 sbit a=P2^2;

 sbit b=P2^3;

 sbit c=P2^4;

 sbit k1=P1^3;

 sbit k2=P1^2;

 sbit k3=P1^1;

 sbit k4=P1^0;

void delay10us()   //時間>4.7um就ok

{

    unsigned char a;

    for(a=3;a>0;a--);

}

void dy(uint x)   //按鍵時用的延時函數

{

while(x--);

}

void xs() //數碼管顯示

{

uint i;

for(i=0;i<4;i++)

{

switch(i)

{

case 0:a=0;b=0;c=0;P0=duan[num/1000];break; //千位

case 1:a=1;b=0;c=0;P0=duan[num/100];break;    //百位

case 2:a=0;b=1;c=0;P0=duan[num/10%10];break;   //十位

case 3:a=1;b=1;c=0;P0=duan[num%10];break;   //個位

}

dy(100);

P0=0X00;

    }  

}

void IICstart() //起始信號

{

SDA=1;

delay10us();

SCL=1;

delay10us();

SDA=0;

delay10us();

}

void IICstop()   //停止信號

{

SDA=0;

delay10us();

SCL=1;

delay10us();

SDA=1;

delay10us();

}

uchar IICsendbyte(uchar dat) //發(fā)送一個字節(jié)的數據

{

uint i,j=0;

SCL=0;

for(i=0;i<8;i++) //從最高位開始發(fā)送

{

dat<<=1;

SDA=CY; //左移時最高位會移入PSW寄存器的CY位中

delay10us();

SCL=1;

delay10us();

SCL=0;

delay10us();

}

SDA=1;

delay10us();

SCL=1;

while(SDA) //等待應答 即等待設備把SDA拉低

{

j++;

if(j>200) //如果超過2000um沒有應答就算發(fā)送失敗或非應答  表示接收結束

{

SCL=0;

delay10us();

return 0;

}

}

SCL=0;   //不管應答或非應答，SCL都置0

delay10us();

return 1;

}

uchar IICreadbyte()    //讀一個字節(jié)，從最高位開始

{

uint i,dat=0;

SDA=1; //因為下面開始時SCL=1，所以SDA要穩(wěn)定

delay10us();

for(i=0;i<8;i++)

{

SCL=1;

delay10us();

dat<<=1;

dat |=SDA;

delay10us();

SCL=0;

delay10us();

}

return dat;    //返回讀到的數據dat（一個字節(jié)）

}

void AT24c02write(uchar addr,uchar dat) //往AT24c02的addr地址寫入dat數據

{

IICstart();

IICsendbyte(0Xa0);   //發(fā)送要與之通信的器件地址，此處為AT24c02的地址

IICsendbyte(addr);   //發(fā)送要寫入的內存地址，AT24c02內部可儲存256字節(jié)，故地址可以為0~255

IICsendbyte(dat);   //發(fā)送數據

IICstop();

}

uchar AT24c02read(uchar addr)    //讀取AT24c02中addr地址的值，并返回給函數

{

uchar dat;

IICstart();

IICsendbyte(0Xa0);   //偽寫

IICsendbyte(addr);

IICstart();    //真正開始讀數據

IICsendbyte(0Xa1);

dat=IICreadbyte();

IICstop();

return dat;

}

void key()

{

if(k1==0)

{

dy(1000);

if(k1==0)

{

AT24c02write(1,num);

}

while(!k1);    //檢測放手

}

if(k2==0)

{

dy(1000) ;

if(k2==0)

{

num=AT24c02read(1);

}

while(!k2);    //檢測放手

}

if(k3==0)

{

dy(1000);

if(k3==0)

{

num++;

if(num==256)

num=0;

}

while(!k3);    //檢測放手

}

if(k4==0)

{

dy(1000);

if(k4==0)

{

num=0;

}

while(!k4);    //檢測放手

}

}

void main()

{

while(1)

{

key();

xs();

}

}