IIC通信以及AT24C02使用

1.什么是通信协议

简而言之，通信即为单片机与模块，或是单片机与单片机等相互连接，通信方式通常分为：
并行传输：一次传输一个字节；串行传输（iic，usart，spi）：一次传输一个位，八次传输一个字节；
同步：有时钟（主设备上）线；异步：无时钟线，但必须有规定的协议

①什么是IIC协议

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，两条线可以挂多个设备。 IIC设备（绝大多数）里有个固化的地址，只有在两条线上传输的值等于IIC设备的固化地址时，其才会作出响应。通常我们为了方便把IIC设备分为主设备和从设备，基本上谁控制时钟线（即控制SCL的电平高低变换）谁就是主设备。注：IIC通信为半双工通信！ 即不能同时收发数据。

简而言之，IIC通信就是通过SDA和SCL两信号线与单片机进行通信。
如图：
引脚5和引脚6分别代表SCL（时钟线），SDA（数据线）；使用时同单片机的SCL和SDA引脚相连即可开始通信。

②IIC协议原理讲解

以下我直接用两种图片说明（理解即可）：

概述了IIC通信的全过程。

③IIC协议代码讲解

由图可知，IIC总线在SCL为高时，SDA拉低，从而发送一个起始信号

void start()// 启动I2C总线 
{
       sda = 1;//确保SDA线为高电平
       flash();//flash为一个延时函数
       scl = 1; //确保SCL高电平
       flash();
       sda = 0;//在SCL为高时拉低SDA线，即为起始信号
       flash();
       scl = 0;//将SCL线拉低，为后面SDA的电平变化做准备
       flash();
}

由图可知SCL为高时，SDA拉高，从而发送一个结束信号

void stop()// 停止I2C总线
{
       sda = 0;//确保SDA线为低电平
       flash();
       scl = 1;//确保SCL高电平
       flash();
       sda = 1;//在SCL为高电平时拉高SDA线，即为停止信号，此时SDA和SCL均为高，同时完成IIC初始化过程
       flash();
}

通过IIC通信，发送一个8位的数据

void writex(unsigned char j)// 向IIC总线上写8位
{
    unsigned char i,temp;
    temp = j;
    for(i=0; i<8; i++)//循环8次，每次发送一位数据
 
    {
 
       temp = temp<<1;//将temp左移一位，如果temp最高位是1，左移后将产生进位，进位标志CY=1，如果temp最高位是0，左移后不会产生进位，进位标志CY=0
       scl = 0;//将SCL总线拉低，为SDA电平变化做准备
       flash();
       sda = CY;//根据进位标志CY更改SDA的电平
       flash();
       scl = 1;//将SCL拉高，告诉IIC器件现在可以检测SDA的电平了
       flash();
    }
 
    scl = 0;//8位数据传输完成后，将SCL拉低
    flash();
    sda = 1;//将SDL拉高，开始为IIC设备的应答ACK做准备
    flash();  
}

通过IIC通信，读取一个8位的数据

unsigned char readx()//从IIC总线读8位
{
    unsigned char i,j,k=0;
    scl = 0;//确保SCL为低，为后续SDA电平变化做准备
    flash();
    sda = 1;//从单片机角度释放SDA总线，为IIC设备操作SDA线做准备
    for(i=0; i<8; i++)//循环8次，读取8位SDA值
    {
       flash();
       scl = 1;//将SCL拉高，此时IIC设备的SDA电平不再变化，为单片机读SDA做准备
       flash();
       if(sda==1) j = 1;
       else j = 0;//将SDA电平赋值给j
       k = (k<<1)|j;//将j左移赋值给k，小端传输
       scl = 0;//将SCL拉低，告诉IIC设备现在可以改变SDA的值了，进行下一位的传输
      }
    flash();
    return(k);//将8位数据返回，完成一个数据读取过程
}

IIC通信应答信号

void clock()// I2C总线应答子函数
{
       unsigned char i = 0;
       scl = 1;//将SCL拉高
       flash();
       while((sda==1)&&(i<255)) i++;//在这里检测SDA的电平变化，若SDA被拉低，即收到应答信号，则退出while循环，若i=255，则按超时处理，同样退出循环
       scl = 0;//将SCL拉低，为后续SDA电平变化做准备
       flash();
}

2.AT24C02模块

①AT24C02是什么

AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM,有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能, 如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss or GND 或悬空允许器件进行正常的读/写操作。

在蓝桥杯中，24C02C的仿真图如下：

②如何实现AT24C02与单片机通信

AT24C02的存储容量为2K bit，内容分成32页，每页8Byte，共256Byte，操作时有两种寻址方式：芯片寻址和片内子地址寻址。

（1）芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可编程地址选择位，A2，A1，A0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码，即为该器件的地址码。A0、A1、A2引脚是器件地址输入端，这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0，通过改变A2，A1，A0的引脚状态，共有8种组合，所以一个IIC总线最大可级联8个器件。R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。在下面的分析及程序中，只有一个AT24C02器件，A2，A1，A0全部悬空，即全部为0，地址控制字为1010000*，*为R/W位。

蓝桥杯中，A0，A1，A2接地为0，所以芯片选址为0xa0；

（2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。如0x80等等

③代码解析

正常情况下，EEPROM要经过两次寻址，即芯片寻址和片内子地址寻址
先寻找是哪个器件，再寻址该芯片的寻址单位。

下面是AT24C02芯片的存储功能的写功能

读取AT24C02存储的内容时，进行两次寻址

有两个IIC_Start（），是因为先要寻找到芯片地址，然后0xa1对该地址进行读操作。
讲完了AT24C02后，对于IIC通信的理解，实际上IIC是一种通信协议，它的作用是与芯片之间进行交流，数据传输。

下面是一个例程（通过AT24C02断电保存数据且数码管+1）
点击下载代码，提取码：pd2f。