单片机驱动AT24C02存储芯片

AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个8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。

管脚描述

管脚名称	功能
A0 A1 A2	器件地址选择
SDA	串行数据/地址
SCL	串行时钟
WP	写保护
Vcc	+1.8V~ 6.0V 工作电压
Vss	地

了解了什么是AT24C02之后，我们具体要如何来操作它呢？

操作它之前，我们先来了解一下I2C总线,什么是I2C总线？

I2C总线（I2C bus，Inter-IC bus）是一个双向的两线连续总线，提供集成电路（ICs）之间的通信线路。I2C总线是一种串行扩展技术，最早由Philips公司推出，广泛应用于电视，录像机和音频设备。I2C总线的意思是“完成集成电路或功能单元之间信息交换的规范或协议”。Philips公司推出的I2C总线采用一条数据线（SDA），加一条时钟线（SCL）来完成数据的传输及外围器件的扩展；对各个节点的寻址是软寻址方式，节省了片选线，标准的寻址字节SLAM为7位，可以寻址127个单元。

I2c总线的模拟方法：

SDA：数据线

SCL：时钟线

1、I2C起始信号：这里是SDA先开始，都为高电平



－ SCL是高电平，而SDA是由低电平变为高电平，建立SDA保持的时间要>4.7us

－－ 在SCL的时钟信号在高电平期间SDL信号产生一个下降沿。
起始之后的SDL和SCL都为0,同样保持时间也要>4.7us


2、I2C停止信号：这里是SDA先，SDA之前是低电平



SCL高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号
－ 当SCL高电平的时候，SDA要产生一个上升沿，SDA产生上跳沿之前是低电平，
建立从低电平到高电平这个期间，时间间隔要大于4us


3、逻辑"1"和逻辑"0"表示：
逻辑"0"。注意在SCL跳变读取期间，要保持SDA的稳定
         这是因为I2C总线读取数据SCL为高电平


 
如何发送一个字节：

1、首先发数据每次都是发一个字节，一个字节有8位的数据，所以我们需要定义一个8位的代表数据的变量，最可靠的就是unsigned char
   发数据的时候是一位一位的发，所以需要有一个循环来发，发送数据发8位要从最高位开始，所以要将数据线偏移到最高的位置也就是
   要右移7位，可以这么理解，看下图：

   刚开始，dat表示：10000000  ，dat表示1
   现在要将dat偏移到最高位，那么dat要干掉所有的0，也就是要右移7位
   10000000 >> 7  =  1;

   接着再循环将dat重新一位一位的往左移，也就是从高位移到地位 1 << 7 = 10000000 for(dat = 0 ; dat < 8 ; dat++);

如何接受一个字节:

1、接受和发送其实是一样的，区别在于发送是写数据，而接受是读数据

接下来我们来看看AT24C02的操作方法.

AT24C02的操作方法：

1 、24C02的硬件连接方法：
    引脚1、2、3、4接地线，7脚WE低电平有效
    6脚是时钟线，5脚是数据线
2、写入过程：
    1、发送器件地址
    2、发送要写入24C02的内存地址
    3、发送要写入的数据
发送器件地址的格式
__________________________________
|                             _  |
| 1 0  1  0   A2  A1  A0  R/W   |
|_________________________________|

高四位1010是24CXX系列的固定器件地址，接下来是
A2、A1、A0是根据器件连接来决定的，我们的原理图
都接地所以是000，R/W为是选择读还是写，1的时候是读
0的时候是写，所以些的地址为0xA0

3、读出过程：
    1、发送写入的器件地址(0xA0)
    2、发送要读的24C02的内存地址
    3、发送读出的器件地址(0xA1)
    4、独取数据

当读取的时候，地址的最后一位R/W位是选择读，也就是该位为1，
所以读取的地址是0xA1

接下来用51单片机来写一个驱动程序：

/*--------------------------------------------------------------------------
I2C.H

这个头文件主要是模拟I2C总线的发送和接收还有AT24C02的使用，
因为51单片机本身不带有I2C的总线的功能。
	  
	  本文件分为以下6个接口：
	  1、I2C总线的起始信号
	  2、I2C总线的结束信号
	  3、I2C总线发送数据
	  4、I2C总线接收数据
	  5、AT24C02写数据
	  6、AT24C02读数据

日期：2015年9月27日

开发者：杨源鑫

备注：
	  用户在使用该程序模块的时候只需调用最后两个函数即可，也就是AT24C02
	  的函数。
--------------------------------------------------------------------------*/

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H
#include <reg51.h>
#include "i2c.h"

sbit SCL=P2^1;	   //时钟线
sbit SDA=P2^0;	   //地址线


/**
 * 函数: void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat);
 * 函数功能:AT24C02写数据.
 * 使用方法：用户想要往里写数据的话就调用本函数，传入地址和数据即可
 **/

void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat);

/**
 * 函数: unsigned char At24c02Read(unsigned char addr);
 * 函数功能:AT24C02读数据.
 * 使用方法：用户想要读数据的话就调用本函数，传入地址即可
 **/

unsigned char At24c02Read(unsigned char addr);

/**
 * 函数: void I2C_Start_signal(void);
 * 函数功能:I2C总线的起始信号
 **/

void I2C_Start_signal(void);

/**
 * 函数: void I2C_Stop_signal(void);
 * 函数功能:I2C总线的结束信号
 **/

void I2C_Stop_signal(void);

/**
 * 函数: unsigned char I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack);
 * 函数功能:I2C总线的写数据
 **/

unsigned char I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack);

/**
 * 函数: unsigned char I2cReadByte();
 * 函数功能:I2C总线的读数据
 **/
unsigned char I2cReadByte();

/**
 * 函数: void Delay10us();
 * 函数功能:10us延时
 **/

void Delay10us();


#endif   //__I2C_H

#include "i2c.h"

/*******************************************************************************
* 函数名         : Start_signal(void)
* 函数功能		 : I2C总线起始信号
* 输入           : 无
* 输出         	 : 无
*******************************************************************************/

void I2C_Start_signal(void)
{
	 SDA = 1 ;
	 Delay10us();
	 SCL = 1 ;
	 Delay10us();
	 SDA = 0 ;
	 Delay10us();
	 SCL = 0 ;
	 Delay10us();
}

/*******************************************************************************
* 函数名         : Start_signal(void)
* 函数功能		 : I2C总线终止信号
* 输入           : 无
* 输出         	 : 无
*******************************************************************************/

void I2C_Stop_signal(void)
{
	SDA = 0 ;
	Delay10us();
   	SCL = 1 ;
	Delay10us();
	Delay10us();
	SDA=1;
	Delay10us();
}

/*******************************************************************************
* 函数名         : I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack)
* 函数功能		 : I2C总线发送数据
* 输入           : dat，一个字节的数据
* 输出         	 : 发送成功返回1，发送失败返回0
* 备    注       : 发送完一个字节I2C_SCL=0, 需要应答则应答设置为1，否则为0
*******************************************************************************/

unsigned char I2C_SendByte(unsigned char dat, unsigned char ack)
{



	unsigned char a = 0,b = 0;//最大255，一个机器周期为1us，最大延时255us。
Replay:
    b = 0 ;			
	for(a=0; a<8; a++)//要发送8位，从最高位开始
	{
		SDA = dat >> 7;	 //起始信号之后I2C_SCL=0，所以可以直接改变I2C_SDA信号
		dat = dat << 1;
		Delay10us();
		SCL = 1;
		Delay10us();//建立时间>4.7us
		SCL = 0;
		Delay10us();//时间大于4us		
	}

	SDA = 1;
	Delay10us();
	SCL = 1;
	while(SDA && (ack == 1))//等待应答，也就是等待从设备把I2C_SDA拉低
	{
		b++;
		if(b > 200)	 //如果超过200us没有应答发送失败，或者为非应答，表示接收结束
		{
			SCL = 0;
			Delay10us();
		//	return 0;
			goto Replay ;   //如果超过200us没有应答则发送失败，或者为非应答，这时候系统启动重发机制
							//使用goto语句返回到上面接着发
		}
	}

	SCL = 0;
	Delay10us();
 	return 1;		
}

/*******************************************************************************
* 函数名         : I2cReadByte()
* 函数功能		 : I2C总线接收数据
* 输入           : 无
* 输出         	 : dat，数据
*******************************************************************************/

unsigned char I2cReadByte()
{
	unsigned char a=0,dat=0;
	SDA=1;			
	Delay10us();
	for(a=0;a<8;a++)//接收8个字节
	{
		SCL=1;
		Delay10us();
		dat<<=1;
		dat|=SDA;
		Delay10us();
		SCL=0;
		Delay10us();
	}
	return dat;	
}

/*******************************************************************************
* 函数名         : Delay10us()
* 函数功能		 : 延时
* 输入           : 无
* 输出         	 : 无
*******************************************************************************/

void Delay10us()
{
   unsigned char a,b;
	for(b=1;b>0;b--)
		for(a=2;a>0;a--);
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)
* 函数功能		   : 往24c02的一个地址写入一个数据
* 输    入         : 地址和数据
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/

void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
   	I2C_Start_signal();
	I2C_SendByte(0xa0, 1);//发送写器件地址
	I2C_SendByte(addr, 1);//发送要写入内存地址
	I2C_SendByte(dat, 0);	//发送数据
	I2C_Stop_signal();

}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)
* 函数功能		   : 读取24c02的一个地址的一个数据
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/

unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)
{
	unsigned char num;
	I2C_Start_signal();
	I2C_SendByte(0xa0, 1); //发送写器件地址	   1010   0000
	I2C_SendByte(addr, 1); //发送要读取的地址
	I2C_Start_signal();
	I2C_SendByte(0xa1, 1); //发送读器件地址
	num=I2cReadByte(); //读取数据
	I2C_Stop_signal();
	return num;	
}