C51单片机IIC总线通信协议及简单应用例程

首先我们要分清通信协议和通讯协议中的信和讯的含义

“通信”仅指数据通信,即通过计算机网络系统和数据通信系统实现数据的端到端传输。

通信的“信”指的是信息(Information),信息的载体是二进制的数据,数据则是可以用来表达传统媒体形式的信息,如声音、图像、动画等。
“通信”重在传输手段或使用方式,从这个角度,“通信”的概念包括了信息“传输”。

因此通信协议主要集中在ISO七层协议中的物理层、数据链路层、网络层和传输层。

先简单的说明以下I2C总线, I2C总线是一种串行数据总线,只有二根信号线,一根是双向的数据线SDA,另一根是时钟线SCL

处理器和芯片间的通信可以形象的比喻成两个人讲话:1、你说的别人得能听懂:双方约定信号的协议。2、你的语速别人得能接受:双方满足时序要求。

总线工作原理

        I2C总线进行数据传送时,时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有在时钟线上的信号为低电平期间,数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

               

起始和终止信号 :SCL线为高电平期间,SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号;SCL线为高电平期间,SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。


数据传送格式(1)字节传送与应答

每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时,先传送最高位(MSB),每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有9位)。如果一段时间内没有收到从机的应答信号,则自动认为从机已正确接收到数据。

    AT24C02的芯片地址如下图,

 AT24C02的芯片地址(0xa0为写,0xa1为读)

1010为固定,A0,A1,A2正好与芯片的1,2,3引角对应,为当前电路中的地址选择线,三根线可选择8个芯片同时连接在电路中,当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与该芯片建立连接,TX-1B实验板上三根地址线都为0。最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写,0为写入,1为读出.

模拟i2c的功能的代码块

void init()            //初始化

{

         SCL=1;

         delay();

         SDA=1;

         delay();

}

void start()     //启动信号

{

         SDA=1;

         delay();

         SCL=1;

         delay();

         SDA=0;

         delay();

}

void stop()           //停止信号

{

         SDA=0;

         delay();

         SCL=1;

         delay();

         SDA=1;

         delay();

}

    

Void write_add(uchar address, uchar info)  //指定地址写一个字节数据
{
         start();
         writebyte(0xa0);
         respons();
         writebyte(address);
         respons();
         writebyte(info);
         respons();
         stop();
}
 
void respons()              //回应信号
{
         uchari=0;SCL=1;delay();
while((SDA==1)&&(i<255))i++;
         SCL=0;delay();}
void writebyte(uchar date)//   写一个字节
{
         uchari,temp;
         temp=date;
         for(i=0;i<8;i++)
         {
                   temp=temp<<1;
                   SCL=0;
                   delay();
                   SDA=CY;
                   delay();
                   SCL=1;
                   delay();      
         }
         SCL=0;
         delay();
         SDA=1;
         delay();
}
 
uchar readbyte()  //读一个字节
{
         uchari,j,k;
         SCL=0;
         delay();
         SDA=1;
         for(i=0;i<8;i++)
         {
                   SCL=1;
                   delay();
                   if(SDA==1)
                     j=1;
                   else
                     j=0;
                   k=(k<<1)|j;
                   SCL=0;
                   delay();
         }
         delay();
         return k;
}
 
Void write_add(uchar address,
uchar info)  //指定地址写一个字节数据
{
         start();
         writebyte(0xa0);
         respons();
         writebyte(address);
         respons();
         writebyte(info);
         respons();
         stop();
}
uchar read_add(uchar address)  //指定地址读一个字节数据
{
         uchar dd;
         start();
         writebyte(0xa0);
         respons();
         writebyte(address);
         respons();
         start();
         writebyte(0xa1);
         respons();
         dd=readbyte();
         stop();
         return dd;
}

 


              

实例:0-99秒的自动计时器,随机关断电源,在通电以后计时器接着断电时的状态继续计时

这里是C51单片机与AT24C02相连的原理图


#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char 
#define uint unsigned int 
bit write=0;
sbit sda=P2^0;
sbit scl=P2^1;
sbit dula=P2^6;
sbit wela=P2^7;
uchar sec,tcnt;
uchar code table[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f};
void delay()
{;;}
void delay1ms(uint z)
{
    uint i,j;
    for(i=z;i>0;i--)
        for(j=110;j>0;j--); 
}
void start()
{
    sda=1;
    delay();
    scl=1;
    delay();
    sda=0;
    delay();
}
void stop()
{
    sda=0;
    delay();
    scl=1;
    delay();
    sda=1;
    delay();
}
void respons()
{
    uchar i;
    scl=1;
    delay();
    while((sda==1)&&(i<250))
        i++;
    scl=0;
    delay();
}
void init()
{
    sda=1;
    delay();
    scl=1;
    delay();
}
void write_byte(uchar date)
{
    uchar i,temp;
    temp=date;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        temp=temp<<1;
        scl=0;
        delay();
        sda=CY;
        delay();
        scl=1;
        delay();
    }
    scl=0;
    delay();
    sda=1;
    delay();
}
uchar read_byte()
{
    uchar i,k;
    scl=0;
    delay();
    sda=1;
    delay();
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        scl=1;
        delay();
        k=(k<<1)|sda;
        scl=0;
        delay();
    }    
    return k;
}
void write_add(uchar address,uchar date)
{
    start();
    write_byte(0xa0);
    respons();
    write_byte(address);
    respons();
    write_byte(date);
    respons();
    stop();
}
uchar read_add(uchar address)
{   
    uchar date;
    start();
    write_byte(0xa0);
    respons();
    write_byte(address);
    respons();
    start();
    write_byte(0xa1);
    respons();
    date=read_byte();
    stop();
    return date;
}
void display(uchar bai_c,uchar sh_c)
{
    dula=0;
    P0=table[bai_c];
    dula=1;
    dula=0;
    wela=0;
    P0=0x7e;
    wela=1;
    wela=0;
    delay1ms(5);
    dula=0;
    P0=table[sh_c];
    dula=1;
    dula=0;
    wela=0;
    P0=0x7d;
    wela=1;
    wela=0;
    delay1ms(5);
/*
    dula=1;
    P0=table[bai_c];
    dula=0;
    P0=0xff;
    wela=1;
    P0=0x7e;
    wela=0;
    delay1ms(5);
    
    dula=1;
    P0=table[sh_c];
    dula=0;
    P0=0xff;
    wela=1;
    P0=0x7d;
    wela=0;
    delay1ms(5);
*/}
void main()
{
    init();
    sec=read_add(2);
    if(sec>100)
        sec=0;
    TMOD=0x01;
    ET0=1;
    EA=1;
    TH0=(65536-50000)/256;
    TL0=(65536-50000)%256;
    TR0=1;
    while(1)
    {
        display(sec/10,sec%10);
        if(write==1)
        {
            write=0;
            write_add(2,sec);
        }
    }
}
void t0() interrupt 1
{
    TH0=(65536-50000)/256;
    TL0=(65536-50000)%256;
    tcnt++;
        if(tcnt==20)
        {
            tcnt=0;
            sec++;
            write=1;
            if(sec==100)
                sec=0;
        }
}

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