IIC總線協(xié)議及EEPROMAT24C02

1、I2C總線器件的擴展,一、擴展電路,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 寫保護功能 當 WP 為高電平時進入寫保護狀態(tài) 頁寫緩沖器 自定時擦寫周期 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 工業(yè)級和汽車級,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 寫保護 如果WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護，只能讀。當 WP 管腳連接到Vss或懸空，允許器件進行正常的讀/寫操作,AT24C02讀寫時間周期,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)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的，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，通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實

3、現(xiàn)將最多8個24WC01和24WC02器件，4個24WC04器件(僅使用A1A2 地址管腳),2個24WC08器件(僅使用地址管腳 A2 A0)和 1個 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、只有在總線空閑時才允許啟動數(shù)據(jù)傳送； 2、在數(shù)據(jù)傳送過程中，當SCL=1時，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，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,起始信號 時鐘線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。 停止信號 時鐘線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,器件尋址,主器件通過發(fā)送一個起始信號啟動發(fā)送過程，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，接下來的3位A2A1A0 為器件的地址位，用來定義哪個器件以及器件的哪個部分被主器件訪問。 最低位作為讀寫控制位： 1 表示對從器件進行讀操作 0 表示對從器件進行寫操作,在主器件發(fā)送起始信號和從器件地址字節(jié)后24C02監(jiān)視總線并當其地址與發(fā)送的從地址相符時,響應一個應答信號(通過SDA線)，24C02根據(jù)讀寫控制位(R/W)的狀態(tài)進行讀或寫操作,應答信號,I2C總線數(shù)據(jù)傳送時，每成功地傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一

5、個應答信號，應答的器件在第9個時鐘周期時，將SDA線拉低，表示其已收到一個8位數(shù)據(jù),24C02在接收到起始信號和從器件地址之后響應一個應答信號，如果器件已選擇了寫操作,則在每接收一個8位字節(jié)之后響應一個應答信號,當24C02工作于讀模式時，在發(fā)送一個 8 位數(shù)據(jù)后釋放SDA線并監(jiān)視一個應答信號，一旦接收到應答信號，24C02繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如主器件沒有發(fā)送應答信號器件停止傳送數(shù)據(jù)且等待一個停止信號,應答時序,主機時鐘,發(fā)送器輸出的數(shù)據(jù),接收器輸出的數(shù)據(jù),2）寫入過程 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,單片機進行寫操作時，首先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫方向位“0”（共8位，即一個字節(jié)），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個時鐘信號;被選中的存儲器器件在確認是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個應答信號作為相應，單片機收到應答后就可以傳送數(shù)據(jù)了,傳送數(shù)據(jù)時，單片機首先發(fā)送一個字節(jié)的被寫入器件的存儲區(qū)的首地址，收到存儲器器件的應答后，單片機就逐個發(fā)送各數(shù)據(jù)字節(jié)，但每發(fā)送一個字節(jié)后都要等待應答,AT24C系列器件片內(nèi)地址在接收到每一個數(shù)據(jù)字節(jié)地址后自動加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)超過芯片的“一次裝載字節(jié)數(shù)”時，數(shù)據(jù)地址

7、將“上卷”，前面的數(shù)據(jù)將被覆蓋,當要寫入的數(shù)據(jù)傳送完后，單片機應發(fā)出終止信號以結束寫入操作。寫入n個字節(jié)的數(shù)據(jù)格式,寫入時序,頁寫,頁寫操作的啟動和字節(jié)寫一樣，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，主器件被允許再發(fā)送 P=15個額外的字節(jié),每發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后24C02產(chǎn)生一個應答位并將字節(jié)地址低位加 1 高位保持不變 ，如果在發(fā)送停止信號之前主器件發(fā)送超過P+1個字節(jié) 地址計數(shù)器將自動翻轉，先前寫入的數(shù)據(jù)被覆蓋,24C02可以一次寫入 16 個字節(jié)的數(shù)據(jù),接收到P+1字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號后 24C02 啟動內(nèi)部寫周期將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)區(qū)，所有接收的數(shù)據(jù)在一個寫周期內(nèi)寫入24C02

8、,頁寫時序,寫保護操作特性可使用戶避免由于不當操作而造成對存儲區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫。 當 WP管腳接高時，整個寄存器區(qū)全部被保護起來而變?yōu)橹豢勺x??；24C02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數(shù)據(jù)字節(jié)后不發(fā)送應答信號從而避免寄存器區(qū)域被編程改寫,寫保護,讀操作,24C02 讀操作的初始化方式和寫操作時一樣,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的地址計數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加 1。也就是說，如果上次讀/寫的操作地址為 N，則立即讀的地址從地址 N+1開始。如果 N=E(這里對24WC01, E=127；對 24W

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

10、節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應答信號但產(chǎn)生一個停止信號,選擇性讀時序,連續(xù)讀,連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動，在24C02發(fā)送完一個 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)后，主器件產(chǎn)生一個應答信號來響應，告知24C02主器件要求更多的數(shù)據(jù)，對應每個主機產(chǎn)生的應答信號，24C02將發(fā)送一個 8 位數(shù)據(jù)字節(jié)，當主器件不發(fā)送應答信號而發(fā)送停止位時結束此操作。 從24C02輸出的數(shù)據(jù)按順序由 N 到 N+1 輸出，讀操作時，地址計數(shù)器在24C02 整個地址內(nèi)增加，這樣整個寄存器區(qū)域在可在一個讀操作內(nèi)全部讀出。當讀取的字節(jié)超過E (這里對24WC01, E=127；對 24WC02，E=255；對24WC04，E=511；

11、對24WC08，E=1023；對 24WC16，E=2047)，計數(shù)器將翻轉到零并繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)字節(jié),連續(xù)讀時序,小結讀出過程 單片機先發(fā)送該器件的7位地址碼和寫方向位“0”（“偽寫”），發(fā)送完后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第9個時鐘信號。被選中的存儲器器件在確認是自己的地址后，在SDA線上產(chǎn)生一個應答信號作為回應,然后，再發(fā)一個字節(jié)的要讀出器件的存儲區(qū)的首地址，收到應答后，單片機要重復一次起始信號并發(fā)出器件地址和讀方向位（“1”），收到器件應答后就可以讀出數(shù)據(jù)字節(jié)，每讀出一個字節(jié)，單片機都要回復應答信號。當最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)讀完后，單片機應返回以“非應答”（高電平），并發(fā)出終止信號以結束讀出操

12、作,大賽24C02部分電路圖,sbit SCL = P20; sbit SDA = P21; /用單片機的兩個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 /開始信號SCL在高電平期間，SDA一個下降沿則表示啟動信號,void iic_stop(void) SDA = 0; somenop; SCL = 1; somenop; SDA

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

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

15、sendbyte(unsigned char byt) unsigned char i; for(i=0;i8;i+) if(byt,單片機向從機發(fā)送一個字節(jié),每次程序的開始都默認SCL=0，因此程序最后要將SCL=0 SCL低電平期間才可以寫數(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;,單片機從從機讀取一個字節(jié),每次程序

16、的開始都默認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 iic_sendbyte(0 xa0); /發(fā)送從設備地址 iic_waitack(); /等待從設備的響應 iic_sendbyte(add); /發(fā)出芯片內(nèi)地址 iic_waitack(); /等待從設備的響應 iic_sendbyte(dat); /發(fā)送數(shù)據(jù) iic_waitack(); /等待從設備的響應

17、 iic_stop(); /停止,單片機向從機的add地址上，寫入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 iic_sendbyte(0 xa0); /發(fā)送發(fā)送從設備地址寫操作 iic_waitack(); /等待從設備的響應 iic_sendbyte(add); /發(fā)送芯片內(nèi)地址 iic_waitack(); /等待從設備的響應 iic_start(); /啟動 iic_sendbyte(0

18、xa1); /發(fā)送發(fā)送從設備地址讀操作 iic_waitack(); /等待從設備的響應 da = iic_recbyte(); /獲取數(shù)據(jù) iic_ack(0); /可省去 iic_stop(); /停止 return da;,單片機從24C02的add地址上讀取一個數(shù),temp = rdbyte_24c02(0 x00); /從24C02的0 x00地址上讀取一個字節(jié)到temp中,主程序調用,wrbyte_24c02(0 x00,a0); /向24C02的0 x00地址寫入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);,單片機向24C02的ad