51單片機普通IO口模擬IIC(I2C)接口通訊的程序代碼

時間：2017-01-20 15:57:10

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[導(dǎo)讀]I2C總線是Philips公司提出的一種集成電路IC器件之間相連接的總線協(xié)議，其目的是使電子系統(tǒng)（不只限于單片機系統(tǒng)）各個IC器件之間的連線變得容易。因為使用傳統(tǒng)的并行總線在IC器件之間連接，往往會使得IC之間連線較多，顯得非常復(fù)雜。而I2C總線則使IC器件之間只需SDA、SCL兩條連線就可以傳送數(shù)據(jù)，因而十分方便。由于I2C在印刷體中不容易書寫（需要上標(biāo)），所以實際書寫時，還常見到 IIC、I2C等書寫方法，本文采用IIC的寫法，敬請注意。關(guān)于IIC總線的知識，請參閱相關(guān)書籍，此處不再做進一步介紹。

I2C總線是Philips公司提出的一種集成電路IC器件之間相連接的總線協(xié)議，其目的是使電子系統(tǒng)(不只限于單片機系統(tǒng))各個IC器件之間的連線變得容易。因為使用傳統(tǒng)的并行總線在IC器件之間連接，往往會使得IC之間連線較多，顯得非常復(fù)雜。而I2C總線則使IC器件之間只需SDA、SCL兩條連線就可以傳送數(shù)據(jù)，因而十分方便。由于I2C在印刷體中不容易書寫(需要上標(biāo))，所以實際書寫時，還常見到 IIC、I2C等書寫方法，本文采用IIC的寫法，敬請注意。關(guān)于IIC總線的知識，請參閱相關(guān)書籍，此處不再做進一步介紹。

下面我們用一個使用IIC總線連接器件的例子來簡單說明IIC總線的仿真。

例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一種常用2Kbit(256×8bit)的存儲器。編寫程序使用AT89C51的IO口模擬實現(xiàn)IIC總線協(xié)議進行通信，并向24C02存儲器內(nèi)從字節(jié)0到字節(jié)FF寫入數(shù)字0到FF。

51系列單片機本身沒有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的單片機往往是高端產(chǎn)品，一方面價格不菲，另一方面我們的系統(tǒng)也沒有必要使用之。通常我們就使用軟件通過51系列單片機的IO口來模擬實現(xiàn)IIC總線通信。

本例事實上比較簡單，但需要對IIC總線時序有較好的理解。源文件如下圖所示(采用C51語言編寫)：

在Keil中編輯好源文件以后，接下來就可以建立工程文件并生成相應(yīng)的源代碼了，然后我們來繪制電路圖。

此例的電路圖極其簡單。只需兩個IC，即AT89C51和24C02C，和兩個上拉電阻，而且上拉電阻還可以省略。至于連接，就更為簡單了。最后得到繪制好的電路圖如下圖所示：

繪制好電路圖，我們就可以將前面剛剛生成的程序源代碼裝入單片機了，裝入以后，下面我們就可以來進行仿真了。

首先點擊仿真按鈕，系統(tǒng)沒有什么反映，只有高低電平變化的顏色。我們要想查看結(jié)果，還要用前文中仿真擴展 RAM存儲器的方法，先點擊暫停，然后點擊“Debug”菜單下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜單來打開U2即EEPROM存儲器24C02C的內(nèi)容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我們就看到了其中的內(nèi)容，也就是我們仿真程序的結(jié)果。如下圖所示：

從圖中我們能清楚地看到我們的仿真結(jié)果，程序完全正確地執(zhí)行了我們的命令。

當(dāng)然，如果你過早地點擊了暫停按鈕，那么你得到的結(jié)果可能和上圖略有不同，那可能是因為程序尚未執(zhí)行完畢。此時你可以繼續(xù)點擊運行按鈕，或者點擊單步按鈕來仔細(xì)查看程序執(zhí)行過程中24C02C存儲器內(nèi)容的改變情況。

完整代碼如下:

/*----------------------------------------------------------------

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;

}

//----------------------------------------------------------------

//OK

//----------------------------------------------------------------

void I2C_Stop(void)

{

SDA = 0 ;

I2C_DELAY;

SCL = 1 ;

I2C_DELAY;

SDA = 1 ;

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;

/*發(fā)送完一個字節(jié)后檢驗設(shè)備的應(yīng)答信號*/

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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