51单片机IIC时序详细分析并驱动EEPROM存储方案应用------day9

news2025/1/4 19:20:16

51单片机IIC驱动EEPROM存储方案应用------day9
1.常见存储器件： 铁电， E2PROM， FLASH。
共同特点： 掉电后数据不丢失
各自特点：
铁电： 理论上可以无限次擦写， 操作简单， 但是容量小。
E2PROM： 理论上擦写次数在30W到100W的不等，操作简单， 容量中等。 应用： 考勤机。
FLASH： 理论上擦写次数在10W到100W不等， 容量很大， 但操作较复杂， 若要改变一个字节就要改变整个扇区。 STC单片机的EEPROM是由FLASH模拟的。
2.IIC总线
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。 由于接口直接在组件之上， 因此I2C总线占用的空间非常小， 减少了电路板的空间和芯片管脚的数量， 降低了互联成本。 I2C总线的另一个优点是， 它支持多主机， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主机。 一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然， 在任何时间点上只能有一个主机。
2、 I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线， 可发送和接收数据。 各种I2C均并联在这条总线上， 但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作， 所以每个电路和模块都有唯一的地址。
3.硬件原理图：
在这里插入图片描述
WP为高电平时只能读不能写，防止误写。
WR为低电平时可读可写。
4.I2C的起始和停止
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；
停止条件：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。
SCL是主裁判， SDA是副裁判。
在这里插入图片描述

//SCL为高电平时SDA由高电平变为低电平表示IIC开始信号
void I2C_Start_Fun(void)
{
	I2C_SDA_DA = 1;    //SDA置高
	Delay_I2C();      // 延时子程序
	I2C_SCL_CK = 1;		//SCL置高
	Delay_I2C();  // 延时子程序
	I2C_SDA_DA = 0;	  //SDA置低
	Delay_I2C();  // 延时子程序
	I2C_SCL_CK = 0;	
}

//SCL为高电平期间SDA由低电平变为高电平为停止信号
void I2C_Stop_Fu(void)
{
	I2C_SCL_CK = 0;
    Delay_I2C();
	I2C_SDA_DA = 0;
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 1;
	Delay_I2C();
	I2C_SDA_DA = 1;
	Delay_I2C();
}

IIC数据传输：
SCL为高电平期间， 数据线上的数据必须保持稳定， 只有SCL信号为低电平期间， SDA状态才允许变化。
在这里插入图片描述
I2C与UART不同的地方首先在于先传高位， 后传送低位。 UART先传低位后传高位
UART发送时序如下图：低位在前
在这里插入图片描述
I2C先传高位后传低位时序如下图所示：
在这里插入图片描述
主机写数据时， 每发送一个字节， 接收机需要回复一个应答位“0”， 通过应答位来判断从机是否接收成功。
主机读数据时， 接收一个字节结束后， 主机也需要发送一应答位“0”， 但是当接收最后一个字节结束后， 则需发送一个非应答位（应答位取反）“1”， 发完了1后， 再发一个停止信号， 最终结束通信。

写数据流程：
首先I2C起始信号， 然后发送首字节， 即器件（ EEPROM)地址。并且在读写方向位上选择“ 写操作” 方向。 (0xa0) <哪一个芯片>
第二个字节， 发送数据的存储地址， 就是要读取的数据所存
储在EEPROM中的位置。 <存在芯片的哪个位置>
第三个字节， 发送要存储的数据第一个字节， 第二个字
节……
在写数据的过程中， 都要等待EEPROM返回一个“ 应答位” 。
EEPROM的地址根据电路的A2A1A0决定，接地为0.高电平为1
最后一位R/W为读写位，读为1，写为0
故：写地址为0xa0 1010 0000
读地址为0xa1 1010 0001
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

/*****************************************************************************
** 函数名称：write_eeprom
** 功能描述：读取EEPROM数据函数（可多片共存）
** 输    入：E2中目的地址addr
** 输    出：读取的数据
******************************************************************************/
void write_eeprom(uchar addr, uchar databyte)
{
	I2C_Start_Fun();
	I2C_Write_Data(0xa0);		//<哪一个芯片>
	I2C_Write_Data(addr);		//	<存在芯片的哪个位置>
	I2C_Write_Data(databyte);
	I2C_Stop_Fu();				//停止位

}

/*****************************************************************************
** 函数名称：I2C_Write_Data
** 功能描述：向I2C总线发送一个字节数据，并检测应答
** 输    入：待发送字节byte
** 输    出：无
** 全局变量：无
** 调用模块：Delay_I2C()
** 可移植性：直接移植
******************************************************************************/
void I2C_Write_Data(uchar Byte)
{
	uchar mask;
	uchar i;
	uchar j;

	mask = 0x80;
	for(i = 0; i < 8; i++)      //发送8位数据
	{
		I2C_SCL_CK = 0;     	//SCL为低电平时才允许SDA数据变化
		Delay_I2C();			//延时，保证时序稳定
		if((mask & Byte) == 0)	//1000 0000 &Byte 设Byte=95H 1000 0000& 1001 0101   如果最高位为0则SDA发送0 如果最高位为1则发送SDA为高
		{
			I2C_SDA_DA = 0;
		}
		else
		{
			I2C_SDA_DA = 1;
		}
		mask >>= 1;  //0x40   0100 0000&1001 0101
		Delay_I2C();
		I2C_SCL_CK = 1;  //拉高保持数据
		Delay_I2C();     
	}
	I2C_SCL_CK = 0;
	I2C_SDA_DA = 1;  //释放总线
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 1;
	j = I2C_SDA_DA;  //读取应答位
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 0;	//方便下次使用
}

在这里插入图片描述

I2C总线通过上拉电阻接正电源。 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（只要有一个器件是低电平总线都是低电平）。
在这里插入图片描述
IIC读数据流程：<根据手册的时序图来>
首先I2C起始信号， 然后发送首字节， 即器件（ EEPROM)地址。 并且在读写方向位上选择“ 写操作” 方向。
第二个字节， 发送数据的存储地址， 就是要读取的数据所
存储在EEPROM中的位置。
第三个字节， 重新发送I2C起始信号和器件地址， 并且在方向位上选择**“ 读操作”** 方向。
在前三个字节操作过程， 都要等待器件给与回应一个“ 应答位0”
第四个字节， 接收从器件发回的首字节后， 单片机要主动返回一个“ 非应答位1”……
注意事项： 读数据前， 必须将SDA口置为1。
在这里插入图片描述

/*****************************************************************************
** 函数名称：read_eeprom
** 功能描述：读取EEPROM数据函数（可多片共存）
** 输    入：E2中目的地址addr
** 输    出：读取的数据
** 全局变量：无
** 调用模块：I2CStart()，I2CSend()，I2CStop()
******************************************************************************/
uchar read_eeprom(uchar addr)
{
	uchar databyte;

	I2C_Start_Fun(); //开始
	I2C_Write_Data(0xa0);  //<哪一个芯片>
	I2C_Write_Data(addr);//将读取的地址告诉EEPROM
	I2C_Start_Fun();//开始
	I2C_Write_Data(0xa1); //发送读取命令
	databyte = I2C_Read_LData(); //读取数据
	I2C_Stop_Fu();  //停止
	return databyte;	
}

读取子函数：

/*****************************************************************************
** 函数名称：I2C_Read_Ack
** 功能描述：从I2C总线读取一个字节数据，并发送应答
** 输    入：无
** 输    出：接收到的字节byte
** 全局变量：无
** 调用模块：Delay_us()
** 可移植性：直接移植
******************************************************************************/
uchar I2C_Read_Ack(u8 ack)
{
	uchar i;
	uchar Byte;
	Byte = 0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SCL_CK = 0;
		I2C_SDA_DA = 1;//先释放总线线与关系
		Delay_I2C();
		I2C_SCL_CK = 1;//高电平时才会把数据读取出来
		Delay_I2C();
		Byte <<= 1;  //0x00<<1=0x00
		if(I2C_SDA_DA==1) {Byte |= 0x01;}//0x00|0x01=0x01
		Delay_I2C();
	}
	I2C_SCL_CK = 0;
	Delay_I2C();
	I2C_SDA_DA = 0;	//发送应答位
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 1;//保持数据
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 0;//方便下次使用
	
	return Byte;
}	

/*****************************************************************************
** 函数名称：I2C_Read_LData
** 功能描述：从I2C总线读取最后一个字节数据，并发送非应答位
** 输    入：无
** 输    出：接收到的字节Byte
** 全局变量：无
** 调用模块：Delay_I2C()
** 可移植性：直接移植
******************************************************************************/
uchar I2C_Read_LData(void)
{
	uchar Byte;
	uchar i;

	Byte = 0;
	for(i = 0; i < 8; i++)
	{
		I2C_SCL_CK = 0;
		I2C_SDA_DA = 1;
		Delay_I2C();
		I2C_SCL_CK = 1;
		Delay_I2C();
		Byte <<= 1;	 
		if(I2C_SDA_DA == 1)
		{
			Byte |= 0x01;
		}
		Delay_I2C();
	} 
	I2C_SCL_CK = 0;
	I2C_SDA_DA = 1;
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 1;
	Delay_I2C();
	I2C_SCL_CK = 0;
	
	return Byte;
}

在这里插入图片描述
在第9个时钟时，数据发送端会释放SDA的控制权，由数据接收端控制SDA，若SDA为高电平，表示非应答信号（NACK）低电平表示应答信号ACK
程序源码：

IIC文件：
#define I2CDelay()  {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
sbit I2C_SCL_IO = P0^6;
sbit I2C_SDA_IO = P0^7;

/* 产生总线起始信号 */
void I2C_Start_Fun()
{
    I2C_SDA_IO = 1; //首先确保SDA、SCL都是高电平
    I2C_SCL_IO = 1;
    I2CDelay();
    I2C_SDA_IO = 0; //先拉低SDA
    I2CDelay();
    I2C_SCL_IO = 0; //再拉低SCL
}


/* 产生总线停止信号 */
void I2C_Stop_Fun()
{
    I2C_SCL_IO = 0; //首先确保SDA、SCL都是低电平
    I2C_SDA_IO = 0;
    I2CDelay();
    I2C_SCL_IO = 1; //先拉高SCL
    I2CDelay();
    I2C_SDA_IO = 1; //再拉高SDA
    I2CDelay();
}


/* I2C总线写操作，dat-待写入字节，返回值-从机应答位的值 */
bit I2C_Write_Fuc(unsigned char dat)
{
    bit ack;  //用于暂存应答位的值
    unsigned char mask;  //用于探测字节内某一位值的掩码变量

    for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1) //从高位到低位依次进行
    {
        if ((mask&dat) == 0)  //该位的值输出到SDA上
            I2C_SDA_IO = 0;
        else
            I2C_SDA_IO = 1;
        I2CDelay();
        I2C_SCL_IO = 1;       //拉高SCL
        I2CDelay();
        I2C_SCL_IO = 0;       //再拉低SCL，完成一个位周期
    }
    I2C_SDA_IO = 1;           //8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答
    I2CDelay();
    I2C_SCL_IO = 1;           //拉高SCL
    ack = I2C_SDA_IO;         //读取此时的SDA值，即为从机的应答值
    I2CDelay();
    I2C_SCL_IO = 0;           //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

    return (~ack);            //应答值取反以符合通常的逻辑：
	                          //0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功
}

unsigned char I2C_Read_NAK()
{
	unsigned char mask;
	unsigned char dat;

	I2C_SDA_IO = 1;
	for(mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)
	{
		I2CDelay();
		I2C_SCL_IO = 1;
		if(I2C_SDA_IO == 0)
			dat &= ~mask;
		else
			dat |= mask;
		I2CDelay();
		I2C_SCL_IO = 0;
	}
	I2C_SDA_IO = 1;
	I2CDelay();
	I2C_SCL_IO = 1;
	I2CDelay();
	I2C_SCL_IO = 0;

	return dat;
}

unsigned char I2C_Read_ACK()
{
	unsigned char mask;
	unsigned char dat;

	I2C_SDA_IO = 1;
	for(mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)
	{
		I2CDelay();
		I2C_SCL_IO = 1;
		if(I2C_SDA_IO == 0)
			dat &= ~mask;
		else
			dat |= mask;
		I2CDelay();
		I2C_SCL_IO = 0;
	}
	I2C_SDA_IO = 0;
	I2CDelay();
	I2C_SCL_IO = 1;
	I2CDelay();
	I2C_SCL_IO = 0;

	return dat;
}
main.c文件
#include <reg52.h>
#include "inc/hc595.h"
#include "inc/delay.h"

code unsigned char ucDataOneTab[10] = {0x3f,0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f,0x6f};
//uchar code LEDSEG1[]= {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xc6,0X89};//0~9,C,H,正
//uchar code LEDSEG2[]= {0xC0,0xCF,0xA4,0x86,0x8B,0x92,0x90,0xC7,0x80,0x82,0xF0,0X89};//0~9,C,H,倒
code unsigned char ucDataTwoTab[8] = {0xFE, 0xFD, 0xFB, 0xF7, 0xEF, 0xDF, 0xBF, 0x7F};
unsigned char disbuf[8] = {0x3f,0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07};

extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void I2C_Start_Fun();
extern void I2C_Stop_Fun();
extern unsigned char I2C_Read_NAK();
extern bit I2C_Write_Fuc(unsigned char dat);
unsigned char E2ReadByte(unsigned char addr);
void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat);

void main()
{
    unsigned char dat,i;
    unsigned char str[10];

	//E2WriteByte(0x02, 0);    //再写回到对应的地址上

    //InitLcd1602();   //初始化液晶
    dat = E2ReadByte(0x02);    //读取指定地址上的一个字节
    str[0] = (dat/100);  //转换为十进制字符串格式
    str[1] = (dat/10%10) ;
    str[2] = (dat%10) ;
    //str[3] = '\0';
    //LcdShowStr(0, 0, str);     //显示在液晶上
    dat++;                     //将其数值+1
    E2WriteByte(0x02, dat);    //再写回到对应的地址上
	//disbuf[2] = ucDataOneTab[str[2]];
	//disbuf[1] = ucDataOneTab[str[1]];
	//disbuf[0] = ucDataOneTab[str[0]];
	
	disbuf[2] = ucDataOneTab[str[2]];
	disbuf[1] = ucDataOneTab[str[1]];
	disbuf[0] = ucDataOneTab[str[0]];		
    
    while (1)
	{
	   for (i = 0; i < 8; i++ )
	  {
           SendData(disbuf[i], ucDataTwoTab[i]);   
		   Delay1ms(1);
      }	  
	}
}

unsigned char E2ReadByte(unsigned char addr)
{
	unsigned char dat;

	I2C_Start_Fun();
	I2C_Write_Fuc(0x50<<1);
	I2C_Write_Fuc(addr);
	I2C_Start_Fun();	
	I2C_Write_Fuc((0x50<<1) |0x01);
	dat = I2C_Read_NAK();
	I2C_Stop_Fun();

	return dat;
}

void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
	I2C_Start_Fun();
	I2C_Write_Fuc(0x50<<1);
	I2C_Write_Fuc(addr);
	I2C_Write_Fuc(dat);
	I2C_Stop_Fun();
}

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本资料来源网络&#xff0c;知识分享&#xff0c;仅供个人学习&#xff0c;请勿商用。完整资料阅览见文末&#xff0c;部分资料内容&#xff1a; 一、 云数据中心建设规划云计算平台逻辑架构图 云设施即服务(IaaS&#xff0c;Cloud Infrastructure as a Service)&#xff1a;系…
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信息系统项目管理师——信息化和信息系统

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信息的特征&#xff08;掌握&#xff09; 1、客观性 2、普遍性 3、无限性 4、动态性&#xff1a;信息是随着时间的变化而变化的。 5、相对性 6、依附性&#xff1a; 1&#xff09;信息是客观世界的反映&#xff0c;任何信息必然由客观事物所产生&#xff0c;不存在无源的信息。…
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视觉SLAM十四讲ch5 相机与图像笔记

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视觉SLAM十四讲ch5 相机与图像本讲目标上讲回顾相机模型小孔成像模型&#xff08;单目模型&#xff09;畸变双目模型RGB-D相机本讲目标 ●理解理解针孔相机的模型、内参与径向畸变参数。 ●理解一个空间点是如何投影到相机成像平面的。 ●掌握OpenCV的图像存储与表达方式。 ●…
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