蓝桥杯之单片机设计与开发（15）——I2C总线通信

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-03-18 10:18 122阅读 0赞

OK，来到了重难点。

有关于I2C总线信号时序总结请参考[https://blog.csdn.net/Xiaomo\_haa/article/details/87902379][https_blog.csdn.net_Xiaomo_haa_article_details_87902379]

### I2C寻址模式 ###

I2C通信的起始信号之后，首先要发送一个从机地址，这个地址一共有7位，紧跟着第8位是数据方向位（\#R/W），“0”表示接下来要发送数据（写），“1”表示接下来是请求数据（读）。

我们蓝桥杯单片机开发与设计的开发板所使用的E2PROM器件型号是AT24C02，我们查询datasheet可得

24C02的七位地址中，高四位是固定的0b1010，低三位的地址取决于具体的电路设计，由芯片上的A2、A1、A0决定。

如我们开发板的原理图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

在这里，24C02的7位地址实际上就是0b1010000，也就是0x50。

在比赛的时候提供的有I2C的代码，我现在直接给粘贴过来。

/*
      程序说明: IIC总线驱动程序
      软件环境: Keil uVision 4.10 
      硬件环境: CT107单片机综合实训平台 8051，12MHz
      日    期: 2011-8-9
    */
    
    #include "sys.h"
    #include "intrins.h"
    
    #define somenop {_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();}    
    
    #define SlaveAddrW 0xA0
    #define SlaveAddrR 0xA1
    
    //总线引脚定义
    sbit SDA = P2^1;  /* 数据线 */
    sbit SCL = P2^0;  /* 时钟线 */
    
    //总线启动条件
    void IIC_Start(void)
    {
    	SDA = 1;
    	SCL = 1;
    	somenop;
    	SDA = 0;
    	somenop;
    	SCL = 0;	
    }
    
    //总线停止条件
    void IIC_Stop(void)
    {
    	SDA = 0;
    	SCL = 1;
    	somenop;
    	SDA = 1;
    }
    
    //应答位控制
    void IIC_Ack(bit ackbit)
    {
    	if(ackbit) 
    	{	
    		SDA = 0;
    	}
    	else 
    	{
    		SDA = 1;
    	}
    	somenop;
    	SCL = 1;
    	somenop;
    	SCL = 0;
    	SDA = 1; 
    	somenop;
    }
    
    //等待应答
    bit IIC_WaitAck(void)
    {
    	SDA = 1;
    	somenop;
    	SCL = 1;
    	somenop;
    	if(SDA)    
    	{   
    		SCL = 0;
    		IIC_Stop();
    		return 0;
    	}
    	else  
    	{ 
    		SCL = 0;
    		return 1;
    	}
    }
    
    //通过I2C总线发送数据
    void IIC_SendByte(unsigned char byt)
    {
    	unsigned char i;
    	for(i=0;i<8;i++)
    	{   
    		if(byt&0x80) 
    		{	
    			SDA = 1;
    		}
    		else 
    		{
    			SDA = 0;
    		}
    		somenop;
    		SCL = 1;
    		byt <<= 1;
    		somenop;
    		SCL = 0;
    	}
    }
    
    //从I2C总线上接收数据
    unsigned char IIC_RecByte(void)
    {
    	unsigned char da;
    	unsigned char i;
    	
    	for(i=0;i<8;i++)
    	{   
    		SCL = 1;
    		somenop;
    		da <<= 1;
    		if(SDA) 
    		da |= 0x01;
    		SCL = 0;
    		somenop;
    	}
    	return da;
    }

在这里我们还要注意一点，就是在程序中有个somenop宏定义函数，这里使用了5个nop操作。一个\_nop\_()操作的时间就是一个机器周期。

I2C通信分为低俗模式100kb/s、快速模式400kb/s和高速模式3.4Mb/s。因为所有的I2C器件都支持低速，但却未必支持另外两种速度，所以作为通用的I2C程序，我们选择100k这个速度来实现，也就是说实际程序产生的时序必须小于等于100k的时序参数，很明显要求SCL的高低电平持续时间都不段于5us。

在这里还有一个小技巧，就是在发送数据那里，如何将一个字节的数据发送出去。我们可以将**IIC\_SendByte**稍微修改一下。

bit IIC_SendByte(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)    //从高位到低位依次执行
        {
            if((mask & dat) == 0)    //该位的值输出到SDA
                SDA = 0；
            else
                SDA = 1;
    
            somenop;
            SCL = 1;    //拉高SCL
            somenop;
            SCL = 0;    //再拉低SCL，完成一个位周期
        }
        SDA = 1;        //8位数据发送完毕之后，主机释放SDA，以检测从机应答
        somenop;
        SCL = 1;        //拉高SCL
        ack = SDA;       //读取此时的SDA值，即为从机的应答值
        somenop;
        SCL = 0;        //再拉低SCL完成应答位，并保持住主线
    
        return ack;    //返回从机应答值
    }

[https_blog.csdn.net_Xiaomo_haa_article_details_87902379]: https://blog.csdn.net/Xiaomo_haa/article/details/87902379
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220318/6f1724eac1f746d99190d5bdc0ccfc0d.png