IIC模拟通信实例（基于51单片机）

在本文中，主要描述了IIC通信协议与读写24c02（EEPROM）的具体实例，并将P1口连接8个LED小灯，将从24c02里面读取出来的数据赋值给P1口，使小灯的亮灭情况根据读取的数据发生相应的改变。

IIC简介

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备(特别是外部存储器件)。

IIC 主要由两条信号线线来完成通信过程：
SDA——数据线
SCL——时钟线

一条IIC总线上能挂载多个IIC器件

当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。

每个接到IIC总线上的器件都有唯一地址，可避免接收混乱，不知道读哪一个器件的情况。
在这里插入图片描述

IIC通信时序

在这里插入图片描述

空闲状态：SCL线与SDA线均处于高电平状态，等待起始信号
起始信号：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
终止信号：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
在这里插入图片描述
数据传输：IIC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。

数据传送格式：
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，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）。
应答位：返回0，表示成功应答。应答不成功，返回1。
在这里插入图片描述
IIC时序要求：

EEPROM简介

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory），电可擦除可编程只读存储器，是一种掉电之后数据不会丢失的存储芯片。
EEPROM里面用的芯片是24c0x系列芯片，它能够存储数据的大小为：
24C01：128字节（128×8位）
24C02：256字节（256×8位）
24C04：512字节（512×8位）
24C08：1K字节（1K×8位）
24C16：2K字节（2K×8位）

原理图
在这里插入图片描述

引脚说明

引脚	功能
SCL	时钟线
SDA	数据线
A0、A1、A2	可编程器件地址
WP	写保护

为什么说A0、A1、A2三位共同来构成24c0x的器件地址呢？
从数据手册来看，高4位是1010，低4位是A0、A1、A2、R/W，传7位有效地址，R/W决定读还是写。
如果将A0=A1=A2=0，那么地址为：0101 0000=0x50。
所以改变A0~A3的高低电平值，可以改变器件的地址。
在这里插入图片描述
读写操作：

写：

发送起始信号
写器件地址
应答
数据地址
应答
写数据
应答
结束信号

在这里插入图片描述

读：

起始信号
写器件地址
应答
写数据地址
应答
起始信号
写数据地址加读写位
读出数据
直接停止，没有应答

在这里插入图片描述

程序实例

现在对着时序图来写IIC通信程序(仔细对应时序看程序)
在这里插入图片描述

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

sbit SCL = P2^0;
sbit SDA = P2^1;


void IIC_Delay()		//前图中大于4us或4.7us的延时
{
	_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();
}

void IIC_Init()			//将两根线拉高，进入初始状态，等待开始信号
{
	SDA = 1;
	SCL = 1;
}

void IIC_Start()		//起始信号，SCL为高时，SDA由高变低
{
	SCL = 1;
	SDA = 1;
	IIC_Delay();
	SDA = 0;
	IIC_Delay();
	SCL = 0;
	IIC_Delay();
}

void IIC_Stop()			//结束信号，SCL为高时，SDA由低变高
{
	SCL = 0;
	SDA = 0;
	IIC_Delay();
	SCL = 1;
	IIC_Delay();
	SDA = 1;
	IIC_Delay();
}

void IIC_ACK()			//应答信号
{
   unsigned char i=0;
   SCL = 1;			//SCL为高时，接收应答
   IIC_Delay();
   while((SDA==1)&&(i<255))		//过了一段时间SDA仍为高，就是非应答信号；否则，SDA=0,返回应答信号
   	  i++;
   SCL = 0;			//应答后拉低时钟线，等待结束信号
   IIC_Delay();
}

void IIC_Write_Byte(unsigned char j)		//写一个字节，从高位到低位发送
{
	unsigned char i,temp;
	temp = j;
	SCL = 0;		//数据只在SCL为低时允许改变
	IIC_Delay();
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		temp <<= 1;		//temp = temp << 1,从高到低依次移出
		SDA = CY;		//CY为PSW状态寄存器中的最高位，1000 0000<<1,CY=1;0000 0001>>1,CY=1.CY就是移出来的那一位
		IIC_Delay();
		SCL = 1;		//等待SDA数据稳定
		IIC_Delay();
		SCL = 0;		//等待下一次发送
		IIC_Delay();
	}
	SDA = 1;	
	IIC_Delay();
}

unsigned char IIC_Read_Byte()		//读一个字节，从低位到高位读
{
	unsigned char i,j,k=0;
	SCL = 0;		//拉低时钟线，等待数据变化
	IIC_Delay();
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		SCL = 1;		//在这个时刻已经获取到了SDA的一位数据
		IIC_Delay();
		if(SDA == 1)
			j = 1;
		else 
			j = 0;
		k = (k<<1) | j;			//k依次往右移，最低位每次接受新的SDA 变化
		SCL = 0;		//等待下一次数据变化
	}
	return(k);		//返回读到的字节数据
}

void delay(unsigned int m)			//做一个稍长一点的延时
{	unsigned int n;
  	for(n=0;n<m;n++);
}


void main()
{
	int a;		//将读到的数据送给a，通过a给P1口
	IIC_Init();		//IIC初始化
	IIC_Start();	//IIC起始信号
	IIC_Write_Byte(0xa0);	//写器件地址
	IIC_ACK();		//应答
	IIC_Write_Byte(0x00);		//写字节地址，24c02是256字节，不要超过最大地址
	IIC_ACK();
	IIC_Write_Byte(0x55);		//写数据
	IIC_ACK();
	IIC_Stop();
	
	delay(2000);
	IIC_Start();		
	IIC_Write_Byte(0xa0);		//写器件地址
	IIC_ACK();
	IIC_Write_Byte(0x00);		//数据地址
	IIC_ACK();
	IIC_Start();
	IIC_Write_Byte(0xa1);		//7位地址位，加上最低位读写位，允许读
	IIC_ACK();
	a = IIC_Read_Byte();
	IIC_Stop();
	P1 = ~a;		//让P1口的LED按写入的数据亮
	while(1);
	
}

在这里插入图片描述
最后，今天五四青年节，借鲁迅先生的一段话与大家共勉。

愿中国青年都摆脱冷气，只是向上走，不必听自暴自弃者流的话。能做事的做事，能发声的发声。有一分热，发一分光。就令萤火一般，也可以在黑暗里发一点光，不必等候炬火。 ——鲁迅《热风·随感录四十一》

奔涌吧，后浪！