I2C总线——EEPROM读写——51单片机模拟通讯

15号开始看串口和I2C通信，看了一遍视频跟着写了一次代码感觉一头雾水。尤其是主从应答的顺序，始终没搞懂。

I2C基础归纳

两根信号线，一根数据一根时序，主从模式，一应一答。龙顺宇讲stm8时举的例子：衙门断案，非常形象。今天在书店偶然看到，仔细翻阅了一下，收获很大。

我觉得这个难点主要在于应答位的掌握，究竟是主机应答还是从机应答，因为有的时候即便应答位设置错误，也能正常写入。这就导致了没有示波器情况下，无法简单的通过应答位来判断读写是否成功。所幸Proteus有I2C debug功能，今天一天终于分析出了可以稳定使用的模拟方式。还有就是接收，写入，开始，停止等子函数运行后SCL和SDA高低电平影响下一个子函数的问题。

I2C时序

我按照书上的几个时序分解画了一下，datasheet没太看懂。。。

借此机会，发现了一个画时序图很好用的软件TimeGen。

需要注意的就是，主从应答信号前一个操作结束，应该在SCL = 0后，将SDA = 1，不然从机信号无法发送。不，主要是因为线与的关系，都是漏极开路，无法检测信号。

其余的没啥难度，下降沿触发开始，上升沿结束，有效数据要保持5us左右。然后就可以根据这些时序，将子函数依次写出来。

• 全部程序

  #include
  #include
  
  sbit SDA = P2^0;
  sbit SCL = P2^1;
  unsigned char ACK_flag = 0;
  
  void delay_5us();
  void I2C_init();
  void I2C_Start();
  void I2C_Stop();
  void I2C_Send(unsigned char byte);
  unsigned char I2C_Get();
  void I2C_ACK_Send(bit A);
  bit I2C_ACK_Get();
  
  void I2C_Write(unsigned char add_7,unsigned char add,unsigned char byte);
  unsigned char I2C_Read(unsigned char add_7,unsigned char add);
  
  
  void delay(unsigned int z)
  {
  	unsigned int i;
  	unsigned char j;
  	for(i = z;i>0;i--)
  		for(j =  114;j>0;j--);
  }
  
  
  
  void main()
  {
  	I2C_init();			//初始化
  	/*	写入段	*/
  	I2C_Write(0xa0,0x20,0x55);
  						
  	delay(40);
  
  	/*	读取段	*/
  	P1 = I2C_Read(0xa0,0x20);
  	if(ACK_flag) P1 = 0x00;		//校验是否出现无应答
  	while(1);
  }
  
  /*	延时5微秒	*/
  void delay_5us()
  {
  	_nop_();
  }
  
  /*	I2C初始化	*/
  void I2C_init()		
  {
  	SCL = 1;  			//拉高SDA和SCL
  	_nop_();	
  	SDA = 1;		
  	delay_5us();		
  }
  
  /*	I2C开始信号	*/
  void I2C_Start()
  {
  	SDA = 1;
  	SCL = 1;			 //打开时钟
  	delay_5us();
  	SDA = 0;			 //产生SDA下降沿，触发开始信号
  	delay_5us();
  }
  
  /*	I2C结束信号	*/
  void I2C_Stop()
  {
  	SCL = 0;
  	SDA = 0;
  	_nop_();
  	SCL = 1;		   	//打开时钟
  	delay_5us();
  	SDA = 1;	   		//产生SDA上升沿，触发结束信号
  	delay_5us();
  }
  
  /*	I2C数据发送	*/
  void I2C_Send(unsigned char byte)
  {
  	unsigned char i,temp;
  	temp = byte;
  	for(i = 0;i<8;i++)
  	{
  		SCL = 0;		//关闭时钟准备数据变化
  		if(temp & 0x80)	//从最高位发送 1000 0000
  		{
  			SDA = 1;
  		}
  		else
  		{
  			SDA = 0;
  		}
  		delay_5us();
  		SCL = 1;	  	//打开时钟发送数据
  		delay_5us();
  		temp <<= 1;
  	}
  }
  
  /*	I2C数据接收	*/
  unsigned char I2C_Get()
  {
  	unsigned char i,byte;
  	for(i = 0;i<8;i++)
  	{
  		SCL = 0;  		//关闭时钟准备数据变化
  		_nop_();
  		SCL = 1;	   	//打开时钟接收数据
  		delay_5us();
  		if(SDA) byte++;	//从最高位接收
  		SCL = 0;		//接收完毕关闭时钟
  		if(i == 7) return byte; 
  		byte <<= 1;
  	}
  	return 0x50;		
  }
  
  /*	I2C主机应答 */
  void I2C_ACK_Send(bit A)
  {
  	SCL = 0;
  	_nop_();
  	if(A)				//如果i = 1那么拉低数据总线，表示主机应答。
  	{
  		SDA = 0;
  	}				//如果i = 0发送非应答
  	else
  	{
  		SDA = 1;
  	}
  	delay_5us();
  	SCL = 1;
  	_nop_();
  	SCL = 0;
  	_nop_();
  	SDA = 1;
  	_nop_();
  }
  /*	I2C从机应答*/
  bit I2C_ACK_Get()
  {
  	bit flag;
  	SCL = 0;
  	SDA = 1;
  	_nop_();
  	SCL = 1;
  	_nop_();
   	flag = SDA;
  	_nop_();
  	SCL = 0;
  	return flag; 
  }
  
  /*	写入段	*/
  void I2C_Write(unsigned char add_7,unsigned char add,unsigned char byte)
  {
  	I2C_Start();					//开始
  	I2C_Send(add_7+0);				//写eeprom
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;	 		//接收从机ACK
  	I2C_Send(add);					//选择内存地址
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;			//接收从机ACK
  	I2C_Send(byte);					//写数据
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;			//接收从机ACK
  	I2C_Stop();					//主机停止
  }
  /*	读取段	*/
  unsigned char I2C_Read(unsigned char add_7,unsigned char add)
  {
  	unsigned char message;
  	I2C_Start();					//开始
  	I2C_Send(add_7+0); 				//写eeprom
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;	 		//接收从机ACK
  	I2C_Send(add);					//选择内存地址
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;			//接收从机ACK
  
  	I2C_Start();					//重开始
  	I2C_Send(add_7+1);				//读eeprom
  	if(I2C_ACK_Get()) ACK_flag = 1;			//接收从机ACK
  	message = I2C_Get();			        //接收从机数据
  	I2C_ACK_Send(0);				//主机发送ACK
  	I2C_Stop();					//主机停止
  	return message;	
  }
  
  

   

• Proteus仿真

I2C debug还是很好用的，但是示波器一直搞不懂怎么用。还好有视频教程的例程，分析了半天发现问题主要在第二段上。然而把两部分开执行都可以正常运行，之前在开发板上运行的时候也是这样。用例程的读取EEPROM程序也能读出之前写入的值。

最后的原因是，EEPROM写入可擦除存储部分需要花10ms的时间，datasheet上有写，但是没看懂。