硬件资源：使用51单片机的IO口模拟I2C时序，并实现与AT24C02（EEPROM）之间的双向通信。
实现功能：系统运行时，数码管右三位显示0，按K1键将数据写入到EEPROM内保存，按K2键读取EEPROM内保存的数据，按K3键显示数据加1，按卡键显示数据清0，最大能写入的数据是255。

I2C介绍

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线两线式串行总线，用于连接微控制器及外围设备。
总线：只有两根双向信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
优点：接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高，管脚少，硬件实现简单，可扩展性强。
使用场景：集成芯片内

I2C物理层（内部结构）

I2C协议层

数据有效性

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

起始和结束信号

SCL线为高电平时，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；
SCL线为高电平时，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。

起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。

应答响应

应答时序图：

每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）

时序图

I2C总线时序如下图所示：

数据传输

软件模拟IIC

由于51单片机没有硬件IIC接口，即使有硬件接口我们通常还是采用软件模拟I2C。主要原因时硬件IIC设计比较复杂,而且稳定性不怎么好，程序移植比较麻烦，而用软件模拟IIC，最大的好处就是移植方便，同一个代码兼容所有单片机，任何一个单片机只要有IO口（不需要特定IO），都可以很快的移植过去。

使用方法

要进行I2C通信，需要编写起始信号、停止信号、应答和非应答信号，I2C编写字节的函数。
这些信号中，起始信号是必须的，结束信号和应答信号都可以不要。

产生IIC起始信号

void iic_start(void)
{
	IIC_SCL = 1;
	IIC_SDA = 1;
	delay_10us(1);
	IIC_SDA = 0;		//当SCL为高电平时，SDA由高变为低
	delay_10us(1);
	IIC_SCL = 0;		//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}

产生IIC停止信号

void iic_stop(void)
{
	IIC_SCL = 1;
	IIC_SDA = 0;
	delay_10us(1);
	IIC_SDA = 1;		//当SCL为高电平时，SDA由低变为高
	delay_10us(1);
}

产生ACK应答

void iic_ack(void)
{
	IIC_SCL = 0;
	IIC_SDA = 0;
	delay_10us(1);
	IIC_SCL = 1;
	delay_10us(1);
	IIC_SCL = 0;
}

产生nack非应答

void iic_nack(void)
{
	IIC_SCL = 0;
	IIC_SDA = 1;		//SDA为高电平
	delay_10us(1);
	IIC_SCL = 1;
	delay_10us(1);
	IIC_SCL = 0;
}

等待应答信号到来

u8 iic_wait_ack(void)
{
	u8 time_temp = 0;
	IIC_SCL = 1;
	delay_10us(1);
	while(IIC_SDA)			//等待SDA为低电平
	{
		time_temp++;
		if (time_temp > 100)	//超时则强制结束IIC通信
		{
			iic_stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL = 0;
	return 0;
}

IIC发送一个字节

void iic_write_byte(u8 dat)
{
	u8 i = 0;
	IIC_SCL = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)			//循环8次将一个字节传出，先传高再传低位
	{
		if ((data & 0x80) > 0)
		{
			IIC_SDA = 1;
		}
		else
		{
			IIC_SDA = 0;
		}

		dat <<= 1;
		delay_10us(1);
		IIC_SCL = 1;
		delay_10us(1);
		IIC_SCL = 0
		delay_10us(1);				//传入这1干什么，延迟很短，也有延迟的必要性吗？
	}
}

IIC读一个字节

u8 iic_read_byte(u8 ack)
{
	u8 i = 0,receive = 0;
	
	for ( i = 0; i < 8; i++)		//循环8次将一个字节读出，先读高再传低位
	{
		IIC_SCL = 0;
		delay_10us(1);
		IIC_SCL = 1;
		receive<<=1;

		if (IIC_SDA)
		{
			receive++;
		}
		delay_10us(1);
	}
	if (!ack)
	{
		iic_nack();
	}
	else
	{
		iic_ack();
	}
	
	return receive;
}

AT24C02介绍

硬件设计

软件设计

实验现象

面试问题

1、IIC的特点。
2、IIC的优缺点。
3、数据有效性
4、三种信号
5、IIC工作速率
6、画IIC时序图
7、数据传输的流程
8、IIC如何进行读写操作
9、IIC总线怎么实现？
10、IIC总线仲裁机制是怎么样的？
11、为什么要上拉？
12、怎么用IO口模拟IIC？
13、主设备3.3v从设备1.8v，不使用电平转换如何通过搭电路实现通信