PIC单片机的I2C 24LC02 C读写程序

1   I2C总线特点
   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。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。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控。

2   I2C总线工作原理
I2C总线上的数据稳定规则，SCL为高电平时SDA上的数据保持稳定，SCL为低电平时允许SDA变化。如果SCL处于高电平时，SDA上产生下降沿，则认为是起始位，SDA上的上升沿认为是停止位。通信速率分为常规模式(时钟频率100kHz)和快速模式(时钟频率400kHz)。同一总线上可以连接多个带有I2C接口的器件，每个器件都有一个唯一的地址，既可以是单接收的器件，也可以是能够接收发送的器件。

每次数据传输都是以一个起始位开始，而以停止位结束。传输的字节数没有限制。最高有效位将首先被传输，接收方收到第8位数据后会发出应答位。数据传输通常分为两种：主设备发送从设备接收和从设备发送主设备接收。这两种模式都需要主机发送起始位和停止位，应答位由接收方产生。从设备地址一般是1或2个字节，用于区分连接在同一I2C上的不同器件。

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
   开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
   结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
   应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

在I2C总线中只有主发送和主接收两种操作方式。在系统初始化时，由指令控制CPU送出相关的数据，经接口送到I2C寄存器内。通过初始化这些寄存器，可以实现I2C总线的主模式控制，以及实现I2C总线上的从设备读写。

      当主设备和其中的一个从设备交换数据时，主设备首先发出一个启动Start信号，这个信号被所有的从设备接收。即从设备准备接收CPU的信号，然后主设备再发出它要通信的从设备地址。接下来，所有的从设备将收到的这个地址和它们自己的地址进行比较。

如果收到的地址和它们自己的地址不同，则什么都不做，只是等待主设备发出停止stop信号；如果收到的地址和它自己的地址相同，它就发出一个信号给主设备，这个信号称为应答Acknowledge信号。当主设备收到应答信号后，它就开始向从设备发送数据或者从从设备接收数据。当所有操作都进行完毕时，主设备发出一个Stop信号，通信完毕，释放I2C总线；然后所有的从设备都等待下一次Start信号的到来。

3   总线基本操作
   I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。 总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。
3.1 控制字节
   在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，EEPROM一般应为1010），接着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。

1．写过程

(1)上电后等待一个延时(1ms)。

(2)器件寻址，给一个起始信号(SCL为高电平时SDA给一个下降沿)。发送从器件地址，高5位为10110，然后根据A1/A0(如果和器件的地址相同则那个器件会应答)进行读/写控制(O为读)。

(3)应答，器件在SCL的第9个周期时SDA给出一个低电平，作为应答信号。

(4)开始写有两种模式：字节写模式和页写模式。

·字节模式：给出A15～A8应答，给出A7～A0应答；然后给出DATA和停止信号     (SCL为高电平时，SDA给出一个上升沿)，接着要等待一个擦写时间。

·页写模式：给出地址以后连续给出64个数据。如果多于64个数据，则地址计数器自动翻转。(如果少于64昵，估计是没有问题的，但是需要实验验证。)

(5)判断擦写操作是否完毕的一个方法(应答查询)，如果器件还处于擦写状态，则不会应答器件寻址；如果有应答，则说明擦写完毕。

2．读过程

(1)上电以后等待一个延时(lms)。

(2)器件寻址。

(3)应答。

(4)开始读有三种模式：立即当前地址读、选择/随机读、连续读。

·立即当前地址读：如果上次读/写的操作地址为N，则现在是N+1。不需要ACK，但是需要Stop信号。

·选择/随机读：先伪写(用于给出一个地址)，然后再次启动，读取数据。

·连续读：读取一个以后给一个应答，这样器件会再给出下一个地址的数据内容。

(5)开始数据传输Start后、停止数据传输Stop前，SCL高电平期间，SDA上为有效数据。

/***********************************************************
一、程序说明：
1, 24LC02器件地址是1010000R/W.
2, 数组写入24LC02采取页写方式.
3, 数组code从24LC02读出时采取自由读方式.
4, 采用4.00M晶体。
5，采用软件I2C。

二、硬件连接：
1， SDA------->23 pin.(当然你可以任意选择脚位）
2, SCL------->18 Pin.(当然你可以任意选择脚位）
3， PORTD----->外接8个LED，显示读出的数据，在这里，读出的刚好是一个闪动的流水灯状态。

**************************************************************/
＃i nclude "pic.h"

#define uchar unsigned char
#define nop() asm("nop"
#define SCL TRISC3
#define SDA TRISC4

void start_i2c();
void stop_i2c();
void send_byte(uchar c);
uchar receive_byte();
void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);
void delay_250ms();
void i2c_error ();

uchar code[]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff};
uchar no,ack,c,data;


void main(void)
{
uchar i;
TRISC=0Xff; //C口设为输入 RC3为SCL线，RC4为SDA线。
PORTC=0X00;
TRISD=0X00; //D口为输出，显示IC24LC02中读出的内容
PORTD=0X00; //初始显示全亮

I_send_str(0xa0,0x00,code,9); //页写入code数组到24LC02,器件地址为0Xa0,子地址为0X00，共9个数。

delay_250ms();


///////////开始读出到D口进行显示,根据Random read时序图。
while (1)
{
for (i=0x00;i<0x09;i++)
{
start_i2c();
send_byte(0xa0); //发送器件地址，即DEVICE ADDRESS。
if (ack==0) i2c_error(); //如果24LC02无应答。则进入I2C ERROR错误指示。
send_byte(i); //发送字地址，即WORD ADDRESS。D口显示数组。
if (ack==0) i2c_error();
start_i2c(); //重新启动总线。
send_byte(0xa1); //发送读命令和器件地址DEVICE ADDRESS。
if (ack==0) i2c_error();
data=receive_byte();
stop_i2c();
PORTD=data;
delay_250ms();
}
}
}


/*************************************************************
起动总线函数
函数原型： void start_i2c();
Function: start on the I2C bus
*************************************************************/
void start_i2c()
{
SDA=1; //发送启始条件的数据信号
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop(); //24LC02要求建立时间大于4，7S
SDA=0; //发送起始信号
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送数据或接收数据
nop();nop();
}


/*************************************************************
停止总线函数
函数原型： void stop_i2c();
Function: stop the I2C bus
**************************************************************/
void stop_i2c()
{

SDA=0; //发送结束条件的数据信号
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop();
SDA=1;
nop();nop();nop();nop();
}

/*====================================================
字节数据传送函数
函数原型： void send_byte(uchar c);
Function: 将数据C发送出去，可以是地址，也可以是数据，发完后等待回应，并对此状态
位进行操作（不应答或非应答都使ack=0 ），发送数据正常，ack=1;ack=0
表示被控器无应答或损坏。
====================================================*/
void send_byte(uchar c)
{
uchar bit_count;
for (bit_count=0;bit_count<8;bit_count++)
{
if ((c<<bit_count)&0x80) {SDA=1;}
else {SDA=0;}
nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=0;
}
nop();nop();
SDA=1;
nop();nop();
SCL=1;
nop();nop();nop();
if (RC4==1) ack=0;
else ack=1; //用ASK=1为有应答信号
SCL=0;
nop();nop();
}

/*================================================
字节数据接收函数
函数原型：uchar receive_byte();
FUNCTION: 用来接收从器件传来的数据，并判断总线错误（不发应答信号），
发完后请用应答函数。
====================================================*/
uchar receive_byte()
{
uchar retc,bit_count;
retc=0;
SDA=1;
for (bit_count=0;bit_count<8;bit_count++)
{
nop();
SCL=0;
nop();nop();nop();nop();nop();
SCL=1;
nop();nop();
retc=retc<<1;
if (RC4==1) retc=retc+1;
nop();nop();
}
SCL=0;
nop();nop();
return (retc);
}


/*=================================================
向有子地址器件发送多字节数据函数
函数原型： bit I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no);
Function: 从启动总线到发送地址，数据，结束总线的全过程，从器件地址sla。如果
返回1表示操作成功，否则操作有误。
================================================*/
void I_send_str(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no)
{
uchar i;
start_i2c();
send_byte(sla);
if (ack==0) i2c_error();
send_byte(suba);
if (ack==0) i2c_error();
for (i=0;i<no;i++)
{
send_byte(*s);
if (ack==0) i2c_error();
s++;
}
stop_i2c();
// return(1);
}

/*****************************************************************
延时函数
函数原型： void delay_250ms();
FUNCTION: 延明250ms
*****************************************************************/
void delay_250ms()
{
unsigned int d=24999;
while (--d);
}

/*****************************************************************
总线错误函数
函数原型：　void i2c_error();
Function: 通过RD7闪动8次表示总线操作失败一次报警。
*****************************************************************/
void i2c_error ()
{
uchar i;
for (i=0;i<8;i++)
{
RD7=0;
delay_250ms();
RD7=1;
delay_250ms();
}

}
/**********END**************/