IIC總線協(xié)議及EEPROMAT24C02

1、I2C總線器件的擴(kuò)展,一、擴(kuò)展電路,基于IIC總線的E2PROM AT24C02,特性 與 400KHz IIC 總線兼容 1.8 到 6.0 伏工作電壓范圍 低功耗 CMOS 技術(shù) 寫(xiě)保護(hù)功能 當(dāng) WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫(xiě)保護(hù)狀態(tài) 頁(yè)寫(xiě)緩沖器 自定時(shí)擦寫(xiě)周期 1,000,000 編程/擦除周期 可保存數(shù)據(jù) 100 年 8 腳 DIP SOIC 或 TSSOP 封裝 溫度范圍 商業(yè)級(jí) 工業(yè)級(jí)和汽車(chē)級(jí),串行E2PROM典型產(chǎn)品,AT24C01：128字節(jié)（1288位）； AT24C02：256字節(jié)（2568位）； AT24C04：512字節(jié)（5128位）AT24C08：1K字節(jié)（1K8位）； AT

2、24C16：2K字節(jié)（2K8位,ATMEL公司的AT24C系列,AT24C02引腳分布,WP 寫(xiě)保護(hù) 如果WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)，只能讀。當(dāng) WP 管腳連接到Vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作,AT24C02讀寫(xiě)時(shí)間周期,AT24WC01/02/04/08/16支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議和I2C總線協(xié)議規(guī)定。 任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。 數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的，主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)(發(fā)送或接收)的模式，通過(guò)器件地址輸入端A0、A1和A2可以實(shí)

3、現(xiàn)將最多8個(gè)24WC01和24WC02器件，4個(gè)24WC04器件(僅使用A1A2 地址管腳),2個(gè)24WC08器件(僅使用地址管腳 A2 A0)和 1個(gè) 24WC16器件連接到總線上(所有地址管腳 A0 A1 A2 都未用,AT24C02功能描述,I2C總線協(xié)議,1、只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送； 2、在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)SCL=1時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變；SCL=1時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號(hào),起始信號(hào) 時(shí)鐘線SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號(hào)。 停止信號(hào) 時(shí)鐘線SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線S

4、DA電平從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號(hào),器件尋址,主器件通過(guò)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址： 8位從器件地址的高4位固定為1010，接下來(lái)的3位A2A1A0 為器件的地址位，用來(lái)定義哪個(gè)器件以及器件的哪個(gè)部分被主器件訪問(wèn)。 最低位作為讀寫(xiě)控制位： 1 表示對(duì)從器件進(jìn)行讀操作 0 表示對(duì)從器件進(jìn)行寫(xiě)操作,在主器件發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址字節(jié)后24C02監(jiān)視總線并當(dāng)其地址與發(fā)送的從地址相符時(shí),響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)(通過(guò)SDA線)，24C02根據(jù)讀寫(xiě)控制位(R/W)的狀態(tài)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?應(yīng)答信號(hào),I2C總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)，每成功地傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一

5、個(gè)應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答的器件在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，將SDA線拉低，表示其已收到一個(gè)8位數(shù)據(jù),24C02在接收到起始信號(hào)和從器件地址之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，如果器件已選擇了寫(xiě)操作,則在每接收一個(gè)8位字節(jié)之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào),當(dāng)24C02工作于讀模式時(shí)，在發(fā)送一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)后釋放SDA線并監(jiān)視一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，一旦接收到應(yīng)答信號(hào)，24C02繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如主器件沒(méi)有發(fā)送應(yīng)答信號(hào)器件停止傳送數(shù)據(jù)且等待一個(gè)停止信號(hào),應(yīng)答時(shí)序,主機(jī)時(shí)鐘,發(fā)送器輸出的數(shù)據(jù),接收器輸出的數(shù)據(jù),2）寫(xiě)入過(guò)程 AT24C系列E2PROM芯片地址的固定部分為1010，A2、A1、A0引腳接高、低電平后得到確定的3位編碼。形成的7位編碼即為該

6、器件的地址碼,單片機(jī)進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，首先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫(xiě)方向位“0”（共8位，即一個(gè)字節(jié)），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào);被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為相應(yīng)，單片機(jī)收到應(yīng)答后就可以傳送數(shù)據(jù)了,傳送數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)首先發(fā)送一個(gè)字節(jié)的被寫(xiě)入器件的存儲(chǔ)區(qū)的首地址，收到存儲(chǔ)器器件的應(yīng)答后，單片機(jī)就逐個(gè)發(fā)送各數(shù)據(jù)字節(jié)，但每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后都要等待應(yīng)答,AT24C系列器件片內(nèi)地址在接收到每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)地址后自動(dòng)加1，在芯片的“一次裝載字節(jié)數(shù)”（不同芯片字節(jié)數(shù)不同）限度內(nèi)，只需輸入首地址。裝載字節(jié)數(shù)超過(guò)芯片的“一次裝載字節(jié)數(shù)”時(shí)，數(shù)據(jù)地址

7、將“上卷”，前面的數(shù)據(jù)將被覆蓋,當(dāng)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)傳送完后，單片機(jī)應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束寫(xiě)入操作。寫(xiě)入n個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)格式,寫(xiě)入時(shí)序,頁(yè)寫(xiě),頁(yè)寫(xiě)操作的啟動(dòng)和字節(jié)寫(xiě)一樣，不同在于傳送了一字節(jié)數(shù)據(jù)后并不產(chǎn)生停止信號(hào)，主器件被允許再發(fā)送 P=15個(gè)額外的字節(jié),每發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后24C02產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答位并將字節(jié)地址低位加 1 高位保持不變 ，如果在發(fā)送停止信號(hào)之前主器件發(fā)送超過(guò)P+1個(gè)字節(jié) 地址計(jì)數(shù)器將自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，先前寫(xiě)入的數(shù)據(jù)被覆蓋,24C02可以一次寫(xiě)入 16 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),接收到P+1字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號(hào)后 24C02 啟動(dòng)內(nèi)部寫(xiě)周期將數(shù)據(jù)寫(xiě)到數(shù)據(jù)區(qū)，所有接收的數(shù)據(jù)在一個(gè)寫(xiě)周期內(nèi)寫(xiě)入24C02

8、,頁(yè)寫(xiě)時(shí)序,寫(xiě)保護(hù)操作特性可使用戶避免由于不當(dāng)操作而造成對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。 當(dāng) WP管腳接高時(shí)，整個(gè)寄存器區(qū)全部被保護(hù)起來(lái)而變?yōu)橹豢勺x?。?4C02可以接收從器件地址和字節(jié)地址，但是裝置在接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)從而避免寄存器區(qū)域被編程改寫(xiě),寫(xiě)保護(hù),讀操作,24C02 讀操作的初始化方式和寫(xiě)操作時(shí)一樣,僅把 位置為 1 ，有三種不同的讀操作方式：立即地址讀、選擇讀和連續(xù)讀,立即地址讀,AT24C02的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加 1。也就是說(shuō)，如果上次讀/寫(xiě)的操作地址為 N，則立即讀的地址從地址 N+1開(kāi)始。如果 N=E(這里對(duì)24WC01, E=127；對(duì) 24W

9、C02，E=255；對(duì)24WC04，E=511；對(duì)24WC08，E=1023；對(duì) 24WC16，E=2047)則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到 0 且繼續(xù)輸出數(shù)據(jù),AT24C02 接收到從器件地址信號(hào)后R/W 位置 1，它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送一個(gè)8 位字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào),立即地址讀時(shí)序,選擇性讀,選擇性讀操作允許主器件對(duì)寄存器的任意字節(jié)進(jìn)行讀操作，主器件首先通過(guò)發(fā)送起始信號(hào)、從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址執(zhí)行一個(gè)偽寫(xiě)操作,在24C02應(yīng)答之后，主器件重新發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址，此時(shí)R/W位置1，24C02響應(yīng)并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，然后輸出所要求的一個(gè)8 位字

10、節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)但產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào),選擇性讀時(shí)序,連續(xù)讀,連續(xù)讀操作可通過(guò)立即讀或選擇性讀操作啟動(dòng)，在24C02發(fā)送完一個(gè) 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)后，主器件產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來(lái)響應(yīng)，告知24C02主器件要求更多的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào)，24C02將發(fā)送一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)字節(jié)，當(dāng)主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)而發(fā)送停止位時(shí)結(jié)束此操作。 從24C02輸出的數(shù)據(jù)按順序由 N 到 N+1 輸出，讀操作時(shí)，地址計(jì)數(shù)器在24C02 整個(gè)地址內(nèi)增加，這樣整個(gè)寄存器區(qū)域在可在一個(gè)讀操作內(nèi)全部讀出。當(dāng)讀取的字節(jié)超過(guò)E (這里對(duì)24WC01, E=127；對(duì) 24WC02，E=255；對(duì)24WC04，E=511；

11、對(duì)24WC08，E=1023；對(duì) 24WC16，E=2047)，計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到零并繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)字節(jié),連續(xù)讀時(shí)序,小結(jié)讀出過(guò)程 單片機(jī)先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫(xiě)方向位“0”（“偽寫(xiě)”），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為回應(yīng),然后，再發(fā)一個(gè)字節(jié)的要讀出器件的存儲(chǔ)區(qū)的首地址，收到應(yīng)答后，單片機(jī)要重復(fù)一次起始信號(hào)并發(fā)出器件地址和讀方向位（“1”），收到器件應(yīng)答后就可以讀出數(shù)據(jù)字節(jié)，每讀出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)都要回復(fù)應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)讀完后，單片機(jī)應(yīng)返回以“非應(yīng)答”（高電平），并發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束讀出操

12、作,大賽24C02部分電路圖,sbit SCL = P20; sbit SDA = P21; /用單片機(jī)的兩個(gè)I/O口模擬I2C接口,void iic_start(void) SDA = 1; /釋放SDA總線 somenop; SCL = 1; somenop; SDA = 0; somenop;,define somenop _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(,起始信號(hào) /開(kāi)始信號(hào)SCL在高電平期間，SDA一個(gè)下降沿則表示啟動(dòng)信號(hào),void iic_stop(void) SDA = 0; somenop; SCL = 1; somenop; SDA

13、 = 1; somenop;,終止信號(hào) /停止SCL在高電平期間，SDA一個(gè)上升沿則表示停止信號(hào),sbit SCL = P20; sbit SDA = P21,define somenop _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(,void iic_ack(bit ackbit) if(ackbit) SDA = 0; /第9個(gè)周期拉低，表示應(yīng)答 else SDA = 1; /第9個(gè)周期拉高，表示非應(yīng)答 somenop; SCL = 1; somenop; SCL = 0; SDA = 1; /釋放數(shù)據(jù)總線,單片機(jī)向24C02的應(yīng)答信號(hào),單片機(jī),24C02,

14、I2C總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)，每成功地傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答的器件在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，將SDA線拉低，表示其已收到一個(gè)8位數(shù)據(jù)。 /形參ackbit=1表示應(yīng)答，0表示非應(yīng)答,bit iic_waitack(void) SDA = 1;/釋放總線 somenop; SCL = 1; somenop; if(SDA) SCL = 0; iic_stop(); return 0; /無(wú)應(yīng)答 else SCL = 0; return 1; /有應(yīng)答,單片機(jī)等待來(lái)自24C02的應(yīng)答信號(hào),單片機(jī),24C02,SCL在高電平期間，SDA被從設(shè)備拉為低電平表示應(yīng)答,void iic_

15、sendbyte(unsigned char byt) unsigned char i; for(i=0;i8;i+) if(byt,單片機(jī)向從機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié),每次程序的開(kāi)始都默認(rèn)SCL=0，因此程序最后要將SCL=0 SCL低電平期間才可以寫(xiě)數(shù)據(jù),unsigned char iic_recbyte(void) unsigned char da; unsigned char i; for(i=0;i8;i+) SCL = 1; somenop; da = 1; if(SDA) da |= 0 x01; SCL = 0; somenop; return da;,單片機(jī)從從機(jī)讀取一個(gè)字節(jié),每次程序

16、的開(kāi)始都默認(rèn)SCL=0，因此程序最后要將SCL=0 SCL高電平期間才可以讀數(shù)據(jù),void wrbyte_24c02(unsigned char add,unsigned char dat) / Device Address 1010 000 R/W iic_start(); /啟動(dòng) iic_sendbyte(0 xa0); /發(fā)送從設(shè)備地址 iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng) iic_sendbyte(add); /發(fā)出芯片內(nèi)地址 iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng) iic_sendbyte(dat); /發(fā)送數(shù)據(jù) iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng)

17、 iic_stop(); /停止,單片機(jī)向從機(jī)的add地址上，寫(xiě)入char型的數(shù)dat,unsigned char rdbyte_24c02(unsigned char add) / Device Address 1100 000 R/W unsigned char da; iic_start(); /啟動(dòng) iic_sendbyte(0 xa0); /發(fā)送發(fā)送從設(shè)備地址寫(xiě)操作 iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng) iic_sendbyte(add); /發(fā)送芯片內(nèi)地址 iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng) iic_start(); /啟動(dòng) iic_sendbyte(0

18、xa1); /發(fā)送發(fā)送從設(shè)備地址讀操作 iic_waitack(); /等待從設(shè)備的響應(yīng) da = iic_recbyte(); /獲取數(shù)據(jù) iic_ack(0); /可省去 iic_stop(); /停止 return da;,單片機(jī)從24C02的add地址上讀取一個(gè)數(shù),temp = rdbyte_24c02(0 x00); /從24C02的0 x00地址上讀取一個(gè)字節(jié)到temp中,主程序調(diào)用,wrbyte_24c02(0 x00,a0); /向24C02的0 x00地址寫(xiě)入a0的內(nèi)容,void wrbyte_24c02(uchar add, uchar dat0, uchar dat1,) / Device Address 1010 000 R/W iic_start(); iic_sendbyte(0 xa0); iic_waitack(); iic_sendbyte(add); iic_waitack(); iic_sendbyte(dat0); iic_waitack(); iic_sendbyte(dat1); iic_waitack(); iic_stop(); delay(10);,單片機(jī)向24C02的ad