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51单片机 普通IO口模拟IIC(I2C)接口通讯的程序代码

分类： 嵌入式

2013-11-14 20:39:19

原文：

I2C总线是Philips公司提出的一种集成电路IC器件之间相连接的总线协议，其目的是使电子系统（不只 限于单片机系统）各个IC器件之间的连线变得容易。因为使用传统的并行总线在IC器件之间连接，往往会使得IC之间连线较多，显得非常复杂。而I2C总线 则使IC器件之间只需SDA、SCL两条连线就可以传送数据，因而十分方便。由于I2C在印刷体中不容易书写（需要上标），所以实际书写时，还常见到 IIC、I2C等书写方法，本文采用IIC的写法，敬请注意。关于IIC总线的知识，请参阅相关书籍，此处不再做进一步介绍。

下面我们用一个使用IIC总线连接器件的例子来简单说明IIC总线的仿真。

例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一种常用2Kbit（256×8bit）的存储器。编写程序使用AT89C51的IO口模拟实现IIC总线协议进行通信，并向24C02存储器内从字节0到字节FF写入数字0到FF。

51系列单片机本身没有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的单片机往往是高端产品，一方面价格不菲，另一方面我们的系统也没有必要使用之。通常我们就使用软件通过51系列单片机的IO口来模拟实现IIC总线通信。

本例事实上比较简单，但需要对IIC总线时序有较好的理解。源文件如下图所示（采用C51语言编写）：







在Keil中编辑好源文件以后，接下来就可以建立工程文件并生成相应的源代码了，然后我们来绘制电路图。
此例的电路图极其简单。只需两个IC，即AT89C51和24C02C，和两个上拉电阻，而且上拉电阻还可以省略。至于连接，就更为简单了。最后得到绘制好的电路图如下图所示：



绘制好电路图，我们就可以将前面刚刚生成的程序源代码装入单片机了，装入以后，下面我们就可以来进行仿真了。

首先点击仿真按钮，系统没有什么反映，只有高低电平变化的颜色。我们要想查看结果，还要用前文中仿真扩展 RAM存储器的方法，先点击暂停，然后点击“Debug”菜单下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜单来打开U2即EEPROM存储器24C02C的内容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我们就看到了其中的内容，也就是我们仿真程序的结果。如下图所示：



从图中我们能清楚地看到我们的仿真结果，程序完全正确地执行了我们的命令。

当然，如果你过早地点击了暂停按钮，那么你得到的结果可能和上图略有不同，那可能是因为程序尚未执行完毕。此时你可以继续点击运行按钮，或者点击单步按钮来仔细查看程序执行过程中24C02C存储器内容的改变情况。


完整代码如下:
  • /*----------------------------------------------------------------
  • Acess the eeprom--24c04
  • ----------------------------------------------------------------*/
  • #include

  • #ifndef INT8U
  • #define INT8U unsigned char
  • #endif

  • #ifndef INT8S
  • #define INT8S signed char
  • #endif

  • #ifndef INT16U
  • #define INT16U unsigned int
  • #endif

  • #define I2C_DELAY; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); // >=4.7uS

  • //----------------------------------------------------------------
  • // delay 100us
  • //----------------------------------------------------------------
  • void mDelay(INT8U k)
  • {
  • INT16U i ;

  • for(; k>0; k--)
  • {
  • for(i=0; i<93; i++)
  • ;
  • }
  • }



  • //----------------------------------------------------------------
  • //OK
  • //----------------------------------------------------------------
  • void I2C_Start(void)
  • {
  • SDA = 1;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 1;
  • I2C_DELAY;

  • SDA = 0;
  • I2C_DELAY;
  • I2C_DELAY;
  • }



  • //----------------------------------------------------------------
  • //OK
  • //----------------------------------------------------------------
  • void I2C_Stop(void)
  • {
  • SDA = 0 ;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 1 ;
  • I2C_DELAY;

  • SDA = 1 ;
  • I2C_DELAY;
  • I2C_DELAY;
  • }



  • //----------------------------------------------------------------
  • //
  • //----------------------------------------------------------------
  • void sendAck(void)
  • {
  • SCL = 0;
  • I2C_DELAY;

  • SDA = 0;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 1;
  • I2C_DELAY;

  • }


  • //----------------------------------------------------------------
  • //
  • //----------------------------------------------------------------
  • void sendNoAck(void)
  • {
  • SCL = 0;
  • I2C_DELAY;

  • SDA = 1;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 1;
  • I2C_DELAY;

  • }


  • //----------------------------------------------------------------
  • // 0 = noACK; 1 = ACK ;
  • //----------------------------------------------------------------
  • bit checkAck()
  • {
  • bit tempbit;
  • /*发送完一个字节后检验设备的应答信号*/
  • SDA = 1;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 0;
  • I2C_DELAY;

  • tempbit = SDA;

  • SCL = 1;
  • I2C_DELAY;

  • if(tempbit==1)
  • {
  • return 0; //noACK
  • }
  • else
  • {
  • return 1; //ACK
  • }
  • }



  • //----------------------------------------------------------------
  • //OK
  • // a positive clock edge clock a bit into the ROM
  • //----------------------------------------------------------------
  • void writeByte(INT8U datum)
  • {
  • INT8U bitCnt = 0 ;

  • for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)
  • {
  • SCL = 0 ;
  • I2C_DELAY;

  • if ((datum&0x80) == 0x80) //if the MSb is 1
  • SDA = 1 ;
  • else
  • SDA = 0 ;
  • I2C_DELAY;

  • SCL = 1 ;
  • I2C_DELAY;

  • datum<<=1 ;
  • }

  • }



  • //----------------------------------------------------------------
  • //OK
  • //----------------------------------------------------------------
  • INT8U readByte(void)
  • {
  • bit tempbit = 1 ;
  • INT8U temp = 0 ;
  • INT8U bitCnt ;

  • SDA = 1 ; // release the bus,ready to receive byte??????????????
  • I2C_DELAY;

  • for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)
  • {
  • SCL = 0; //?????????????????????????huan???????????????
  • I2C_DELAY;

  • tempbit = SDA ;
  • if (tempbit)
  • temp |= 0x01 ;
  • else
  • temp &= 0xfe ;

  • SCL = 1 ;
  • I2C_DELAY;

  • if(bitCnt<7)
  • temp <<= 1 ;

  • }

  • return(temp) ;
  • }



  • /*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ API ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/

  • /*-----------------------------------------------------------------
  • write some bytes to sequential address
  • -----------------------------------------------------------------*/
  • void writeToROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)
  • {
  • bit tempbit ;
  • INT8U i ;
  • INT8U *datum_P ;
  • datum_P = datum ;

  • I2C_Start() ;

  • writeByte(0xa0) ;
  • tempbit = checkAck();

  • writeByte(address) ;
  • tempbit = checkAck();

  • for(i=0; i
  • {
  • writeByte(*(datum_P+i)) ;


  • if(!checkAck())
  • {
  • I2C_Stop() ;
  • mDelay(100) ;
  • }
  • }

  • I2C_Stop() ;
  • }



  • /*-----------------------------------------------------------------
  • read some bytes from ROM`s sequential address
  • -----------------------------------------------------------------*/
  • void readFromROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)
  • {
  • bit tempbit ;
  • INT8U i ;
  • INT8U *datum_P ;

  • datum_P = datum;

  • I2C_Start() ;

  • writeByte(0xa0) ;
  • tempbit = checkAck();

  • writeByte(address) ;
  • tempbit = checkAck();

  • I2C_Start() ;
  • writeByte(0xa1) ;
  • tempbit = checkAck();

  • for(i=0; i
  • {
  • *(datum_P+i) = readByte() ;

  • if(i!=num-1)
  • {
  • sendAck() ;
  • }
  • else
  • {
  • sendNoAck() ;
  • }
  • }

  • I2C_Stop() ;
  • }



  • /*-----------------------------------------------------------------
  • wirte one byte to ROM --random write
  • -----------------------------------------------------------------*/
  • void writeOneByte(INT8U addr, INT8U datum)
  • {
  • bit tempbit ;
  • /*write a byte to mem*/

  • I2C_Start();

  • writeByte(0xa0);
  • tempbit = checkAck();

  • writeByte(addr); /*address*/
  • tempbit = checkAck();

  • writeByte(datum); /*the data*/

  • tempbit = checkAck();

  • I2C_Stop();
  • mDelay(100) ;

  • }



  • /*-----------------------------------------------------------------
  • read one byte from rom --random read
  • -----------------------------------------------------------------*/
  • INT8U readOneByte(INT8U addr)
  • {
  • bit tempbit = 1;
  • INT8U mydata;
  • /*read a byte from mem*/

  • I2C_Start();

  • writeByte(0xa0);
  • tempbit = checkAck();

  • writeByte(addr); /*address*/
  • tempbit = checkAck();

  • I2C_Start();

  • writeByte(0xa1);
  • tempbit = checkAck();

  • mydata = readByte();
  • tempbit = checkAck();

  • return (mydata) ;

  • I2C_Stop();
  • }

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