C51 - IIC读写EEPROM

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1> 实验目的

实现51单片机对EEPROM - AT24C02，1字节的读写操作；
通过串口打印到串口终端；

1.1> 硬件模型

IIC总线（Inter-Integrated Circuit）

传输方式：串行；
传输方向：半双工；
同步方式：同步；

速度：
标准模式：100Kbit/s；
快速模式：400Kbit/s；
高速模式：3.4Mbit/s；

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2> IIC协议

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2.1> 写1个字节

示意图：

波形图：

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2.2> 读1个字节

注意：读写控制为，写为“0”，读为1；

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2.3> 信号分析

2.3.1> 起停信号

起始信号：SCL高电平期间，SDA产生下降沿，表示开始传输数据；

停止信号：SCL高电平期间，SDA产生上升沿，表示结束传输数据；

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2.3.2> 主机写：数据信号

主机写：

【主】机，在SCL每个脉冲低电平期间，向SDA写数据；
在SCL每个脉冲周期的高电平期间，SDA数据保持；
在SCL每个脉冲周期的高电平期间， 【从】机，采样SDA的数据；

从高位到低位传输数据；

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2.3.3> 主机读：数据信号

【从】机，在SCL每个脉冲低电平期间，向SDA写数据；
在 SCL每个脉冲周期的高电平期间，SDA数据保持；
在SCL每个脉冲周期的高电平期间，【从】机，采样SDA的数据；

注意：从机写时，主机必须先把SDA置1，释放总线；

从高位到低位传输数据；

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2.3.4> 应答信号

主机:SCL高电平期间,向SDA写0应答,写1非应答;
从机:SCL高电平期间,向SDA写0应答,写1非应答;

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3> EEPROM-AT24C02

3.1> 硬件原理图

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3.2> 引脚功能定义

内部框图：

芯片地址：

高4位固定位“1010”，
A2~A0由外部电路配置，拉高为1，拉低为0；
一个器件时通常都拉低，所以为【1010 000X】；

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3.3> 存储器结构24C02

8Byte X 32 X 8bit = 2048bit;
每个字节的地址为 0x00~0xFF；

可以把EEPROM，形象的看为本本；

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4> AT24C02时序参数

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4.1> 400KHz时序参数

f = 400 000Hz;
T = 1/f = 1/400 000 = 0.0 000 025s
一个周期算下2.5us

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4.2> 1000KHz时序参数

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写周期最大为5ms

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5> 程序编写

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5.1> 实现功能

实现对AT24C02，1字节的读写操作模块；
通过串口打印到串口终端；

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5.2> 编程思路

参考其他人代码，总结；

1》 实现，启动，停止，读写数据，应答，单个操作代码，然后拼装整个时序；
2》 IIC时序时一层代码，对AT24C02的读写是上一层；

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5.3> I2C代码实现

void I2C_Start(void)
{
	I2C_SCL = 0;	// 避免在读的第2阶段产生停止信号；
	I2C_SDA = 1;

	/* I2C bus idle state */
	I2C_SCL = 1;
	Delay_5us();

	/* start */
	I2C_SDA = 0;
	Delay_5us();		
}

void I2C_Stop(void)
{
	I2C_SCL = 0;
	I2C_SDA = 0;
	Delay_5us();

	I2C_SCL = 1;
	Delay_5us();

	I2C_SDA = 1;
	Delay_5us();		
}


void I2C_WriteByte(uchar8_t dat)
{
	uchar8_t i = 0;
	
	for (i = 0; i < 8; i++) {
		I2C_SCL = 0;
		I2C_SDA = dat >> 7;	// MSB -> LSB
		dat = dat << 1;
		Delay_5us();

		I2C_SCL = 1;
		Delay_5us();	
	}		
}


uchar8_t I2C_ReadByte(void)
{
	uchar8_t i = 0;
	uchar8_t dat = 0;

	I2C_SCL = 0;
	I2C_SDA = 1;	

	for (i = 0; i < 8; i++) {
		I2C_SCL = 0;		
		Delay_5us();

		dat <<= 1;			
		dat |= I2C_SDA;
		Delay_5us();

		I2C_SCL = 1;	
		Delay_5us();
	}

	return dat;			
}



uchar8_t I2C_Master_WaitAck(void)
{
	uchar8_t cnt = 0;

 	I2C_SCL = 0;
	I2C_SDA = 1;		// Master release SDA;			
	Delay_5us();

	I2C_SCL = 1;	
			
	while (I2C_SDA) {
		cnt++;

		if ( cnt>200)	 {
			return 1;
		}
	}

	Delay_5us();

 	return 0;
}


void I2C_Master_Ack(void)
{
 	I2C_SCL = 0;
	I2C_SDA = 0;		
	Delay_5us();

	I2C_SCL = 1;
	Delay_5us();
}


void I2C_Master_NAck(void)
{
 	I2C_SCL = 0;
	I2C_SDA = 1;		
	Delay_5us();

	I2C_SCL = 1;
	Delay_5us();
}

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5.4> EEPROM 读写程序

void EEPROM_WriteByte(uchar8_t addr,uchar8_t dat)
{
	I2C_Start();
	I2C_WriteByte(0xa0);	// Slave address + write cmd;
	I2C_Master_WaitAck();

	
	I2C_WriteByte(addr);	// Memory address;
	I2C_Master_WaitAck();


	I2C_WriteByte(dat);	// Write data;
	I2C_Master_NAck();
	
	I2C_Stop();
}


uchar8_t EEPROM_ReadByte(uchar8_t addr)
{
	uchar8_t val;

	/* part 1 */
	I2C_Start();
	I2C_WriteByte(0xa0);	// Slave address + write cmd;
	I2C_Master_WaitAck();


	I2C_WriteByte(addr);	// Memory address;
	I2C_Master_WaitAck();

	/* part 2 */
	I2C_Start();
	I2C_WriteByte(0xa1);	// Slave address + Read cmd; 
	I2C_Master_WaitAck();

	val = I2C_ReadByte();	// Read data;
	I2C_Stop();

	return val;	
}

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6> 实验波形分析

示波器波形，保存到U盘，在PC中用WFMReader.exe, 分析；