51单片机实现对24C02进行页写、顺序读取并显示验证

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4e6ca7bb0100g876.html

看看自己的博客，实在不忍心眼睁睁看着它成为图片传播站。但自己对将别人的技术文章或程序转来转去也没感觉有多大意思，干脆把上个月写的个小程序放上来吧。参看过类似程序，自己编写了这个程序。I2C虽是较简单的通信协议，但要完全理解透彻可也并非那么轻而易举，自己也是在不断加深对它的理解。这个程序已通过实验验证，并加上个人非常详细的注释（复制过来显示有点乱，没时间一一调整了），但如果使用它还是请慎重。

 

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//**程序名称：51单片机实现对24C02进行页写、顺序读取并显示验证
//**编写人：海右愚叟                 修改人：海右愚叟    
//**程序目的：熟悉I2C总线协议，实现51模拟I2C时序和24C02通信
//**功能描述：51单片机将8个字节数据写入24C02的一页中，然后顺序读出，每隔1秒送P0口LED显示
//**其他说明：本程序是采用某51开发板，若在其他地方验证可更改相关端口及延时程序等。
//**         程序编写前曾参考过多个教程，最终自己编程通过，并详加注释。
//**         可供初学者参考，并不对程序的可靠性等作保证。
//**开发工具：keil 7.50（C51）      日期：2009－11－21
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#include
#include //因为用到_nop_();
typedef unsigned char uchar;
sbit SCL =P3^3;     //注意P1、P2、P3口有内部上拉电阻，可直接连SDA和SCL，若想用P0需外接上拉电阻，否则连上无法输出高电平！
sbit SDA = P3^4;
ucharj;    //用于计数50ms的个数的全局变量
uchar code ToSDAdataBuffer[8] = {
0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,
0xe0,0xc0,0x80,0x00
};      //写入24C02的一组数据，8个字节对应24C02的一页（共32页），这里把这些要验证的常数放到程序存储区
uchar ReceivedData[8];//用于存储接收的8个字节数据（1页）的数组

//本例51为单主机，24C02为从机，不需要总线裁决

//延时5us子程序
void delay5us(void)
{
 _nop_(); //时序图要求开始建立时间tSU.STA大于4.7us，开始保持时间tHD.STA大于4us。51中每个_nop_();延时1个CPU cycle，即1us。
 _nop_(); //如考虑不同CPU频率不同，可用带参数的延时，参数在前面宏定义。
 _nop_();
 _nop_();
 _nop_();
}

//50ms定时器0中断函数
void timer0() interrupt1    //j是个全局变量，不是返回值，所以这里还是void。
{
 TH0 = (65536-46080)/256; //11.0592MHz时每50ms一次定时器中断
 TL0 = (65536-46080)%256;
 j++;                     //也可以把判断j到20，并给P0口送显示数据的程序放在中断里处理
}

//延时1秒的子程序，用于将读取的数据每隔一秒显示在LED上
void delay1s(void)
{
 j   = 0;
 TMOD =0x01;   //方式1的16位计数器
 TH0  = (65536-46080)/256;
 TL0  = (65536-46080)%256;
 EA   = 1;
 ET0  = 1;
 TR0  =1;    //启动定时器0工作

 while(j < 20) //j达到20之前空操作，达到20时说明已到1s，下面关中断和定时器0
  ;
 EA   = 0;
 ET0  = 0;
 TR0  = 0;        
}

//约2ms的延时
void delay(uchar t)
{
 uchar x,y;
 for(x=0;x   for(y=0;y<250;y++)
   ;
}

//I2C初始化
void InitI2C(void)
{
 SDA = 1;  //总线空闲时，因各设备都是集电极或漏极开路，上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。
 SCL = 1; 
 delay5us();
}

//产生I2C开始信号
void StartI2C(void)
{
 SDA = 1;  //SDA在SCL为高期间由高变低表示开始，所以先要高
 SCL = 1;
 delay5us();  //时序图要求tSU.STA(Start Set-up Time)大于4.7us
 SDA = 0;  //注意SDA拉低前后都要维持5us以上！
 delay5us();  //tHD.STA(Start Hold Time)大于4us

 SCL = 0;  //拉低SCL，准备发送或接收数据（这两句也可在写或读字节的程序中先将SCL置0，延时）
 delay5us();
}

//产生I2C结束信号
void StopI2C(void)
{
 SDA = 0;  //SDA在SCL为高期间由低变高，说明结束
 SCL = 1;
 delay5us();
 SDA = 1;
 delay5us();
}

//发送方在发完一个字节后检测接收方有没有应答。返回应答成功否。
bit ChkAck(void)
{  
  bit SDAtemp;
 SDA    =  1; //释放SDA（置1），然后等待接收方应答将它拉低。确切的说，应是24C02发送字节最后一位的第8个时钟周期下降沿后经tAA
 //（SCL变低到SDAOUT有效的时间）约0.1-4.5us后拉低SDA，并随第9个时钟后结束。所以24C02正常时，SDA为1并不体现
 //（第8脉冲后马上被拉低了），但若器件坏了，就需要靠这个置1后不变来判断！（若不置1而上次发的数据最后一位为0就不好判断了）
 //从24C02的BlockDiagram看，它只能在SDA为1时通过控制内部的Dout来把SDA拉低，但不能在SDA为0时将其置高！故主机要常将SDA置1，而SCl置0。
 SCL    =  1; //WriteI2CByte中写完一字节后又将SCL拉低，这里拉高产生第9个时钟上升沿，然后在SCL为高期间对SDA进行检测
 delay5us();
 SDAtemp = SDA; //如果不用暂存变量，直接returnSDA，就不会执行后面的SCL = 0，检测期间的第9个时钟就不完整了
 SCL    =  0;
 delay5us();
 return SDAtemp;

}

//51作为主机时，如果接收数据，模拟产生应答时序。形参Ack为0，则应答0，为1不应答。
void AckAsMaster(bit Ack)
{
 if(!Ack)
  SDA = 0;
 else
  SDA = 1;

 delay5us();
 SCL =1;  //主机控制SCL时序。关键是保证在SCL脉冲上升沿之前SDA数据已稳定即可。
 delay5us();
 SCL = 0;
 delay5us();
}

void WriteI2CByte(uchar);
uchar ReadI2CByte();

//页写。输入两参数，一个为首字地址，另一个是指向待写入数据数组的指针（括号内第二个参数也可写作ucharToSDAdataBuffer[]，即数组名代表首地址）。
bit PageWrite(uchar WordAddress,uchar *ToSDAdataBuffer)
{
   //下面的程序我用的if嵌套，网上有些程序是顺序结构，但因为遇到return就返回主程序不再往下执行，所以效果是一样的。
 uchar i;
 StartI2C();
 WriteI2CByte(0xa0);//之所以没设DeviceAddress这个参数，是因为最后一位不属于地址。E2PROM一般前四位为1010，这里A2～A0接地，为0，最后一位0表示写
 if(!ChkAck()){   //检查应答函数返回0说明从机应答0成功。
  WriteI2CByte(WordAddress); //写8-bitdata wordaddress，即写到哪个存储单元（24C02有2kbits，所以数据字有2048/8＝256个，故地址线有8位）
  if(!ChkAck()){
   for(i = 0; i< 8; i++){
    WriteI2CByte(ToSDAdataBuffer[i]);
    if(ChkAck()){
                //这里可添加错误处理代码。如用几个LED的亮灭组合表示此I2C器件有问题，类似主板错误提示。
     return1;//一般返回1表示异常，且遇到return就退出整个子程序。 
    }
   }
   StopI2C();     //写完发送结束信号。
   return0;       //一般返回0表示程序正常
  }
  else{   
   return1;       //之前可添加错误处理代码。
  } 
 }
 else{   
  return1; 
 } 
}

//不能用Current AddressRead，因为那是24C02数据字地址计数器上次操作后加1的值；而SEQUENTIAL_READ如果不给一个要读取的开始地址，会从头输出，
//所以需要Random Read的开始部分，但不要停止信号。
bit SequentialRead(uchar WordAddress)
{
 uchar i;
 StartI2C();
 WriteI2CByte(0xa0);
 if (!ChkAck()){
    WriteI2CByte(WordAddress);
  if (!ChkAck()){
   StartI2C(); //the microcontroller must generate another start condition
   WriteI2CByte(0xa1);//DeviceAddress后紧跟的那一位R/W^是1说明是读，24C02内部就是根据最后这位来判断是从SDA上读数，还是往SDA上送数
   //之所以设为1是读，是因为根据WriteI2CByte子程序，最后给SDA赋1，P3^4就维持1，这样24C02内部Dout为高就将SDA拉低；如果最后一位是0，24C02没能力拉高！
   if(!ChkAck()){
    for(i= 0;i < 8;i++){
     ReceivedData[i]= ReadI2CByte();
     AckAsMaster(0);//51此时接收数据，调用应答的函数（置SDA为0）
    }

    AckAsMaster(1);    //NO ACK.The microcontroller does not respond with a zero but doesgenerate a following stop condition.
    StopI2C();
    return0;
   }
   else{
    return1;          //之前可添加错误处理代码。
   } 
  }
  else{
   return1;
  }
 }
 else{
  return 1;
 }
}

int main(void)
{
 uchar i;
 P0 = 0xff;
 InitI2C();
 //注意在24C02中用到的页写和顺序读的地址是同一个，且必须是8的整数倍，即每页的首地址才行，如0x08，0x20等。因为24C02页写时后三位地址自动加1，
 //When the word address,internally generated,reaches the page boundary, the following byte is placed at thebeginning of the same page.
 //而顺序读时只有在达到整个存储区边界时才会rollover。所以，如读写都用0x32这个地址，由于不是8的整数倍，只有前6个数显示是正确的，最后两个数
 //虽然又从头写在了该页的前面，但SequentialRead确读到了该页之外的两个存储单元，造成错误。
 if (PageWrite(0x08,ToSDAdataBuffer) == 0) {//先执行页写操作，设从地址00开始，没问题就延迟一下再从同一地址读回来。
  delay(100);                //等待24C02页写操作完毕
  if(SequentialRead(0x08) ==0){   //如果顺序读操作成功，则每隔1秒送P0口显示一个字节
   for(i = 0; i< 8; i++){
    P0= ReceivedData[i];
    delay1s();
   }
  } 
 }
 while(1)
  ;
 return 0;
}

//往I2C总线写一个字节的数据（即将一个字节的数据发送到SDA上）
void  WriteI2CByte(uchar ByteData)
{
 uchar i,temp;
 temp = ByteData;

//  （StartI2C()最后已经先将SCL变0了）：
 for(i=0;i<8;i++){
  temp<<= 1; //左移一位，I2C要求由MSB最高位开始，移出的CY即要发送到SDA上的数据。下面考虑时序：
  SDA   = CY; //此时SCL已为低，每次移一位送出去（下次进循环后SDA还保持着上次发出去的数据）
  delay5us();  //SDAIN数据变化中点SCL上升沿中点的一段时间是tSU.DAT，即数据建立时间Data In Set-upTime，需大于200ns，多延无所谓

  SCL   =  1; 
  delay5us();  //tHIGH即ClockPulse Width High，最小4us
  SCL   =  0; 
  delay5us();  //tLOW即ClockPulse Width Low，最小4.7us
 }   

}

//读取I2C总线一个字节的数据
uchar ReadI2CByte()   //串行总线，51一位位接收从机发送到SDA上的数据，这里只考虑数据已在SDA上时如何存下来这几位，组成一个字节
{
 uchar i,ByteData;
 SDA =1;           //SCL在ChkAck中已经置0了。注意SCL时序仍然由主机控制！24C02只能将SDA由高拉低，象橡皮筋松手又恢复高，而下面只是读SDA，没赋值
      //其实程序中多处给SDA置1都可省，因为检查应答时为0就正常，无所谓，写字节时也无所谓，就是在读之前要保证SDA为1！
      //因之前有WriteI2CByte(0xa1);其实这句也可省略。
 delay5us();   //24C02作为发送方在第9个时钟的negativeedge clocks data out of each device，所以现在SDA上为新数据
 for(i=0;i<8;i++){
  SCL =1;  //置时钟线为高使数据线上数据有效
  delay5us();
  ByteData =(ByteData<<1)|SDA;//SDA上已是新数据了，读之。data不管以前多少，左移后最右边为0，和SDA“按位或”后MLB就是SDA
  SCL = 0;
  delay5us();
 }
 return ByteData; 
}