单片机 I2C 寻址模式

上一节介绍的是 I2C 每一位信号的时序流程，而 I2C 通信在字节级的传输中，也有固定的时序要求。I2C 通信的起始信号(Start)后，首先要发送一个从机的地址，这个地址一共有7位，紧跟着的第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）。

我们知道，打电话的时候，当拨通电话，接听方捡起电话肯定要回一个“喂”，这就是告诉拨电话的人，这边有人了。同理，这个第九位 ACK 实际上起到的就是这样一个作用。当我们发送完了这7位地址和1位方向后，如果发送的这个地址确实存在，那么这个地址的器件应该回应一个 ACK（拉低 SDA 即输出“0”），如果不存在，就没“人”回应 ACK（SDA将保持高电平即“1”）。

那我们写一个简单的程序，访问一下我们板子上的 EEPROM 的地址，另外再写一个不存在的地址，看看它们是否能回一个 ACK，来了解和确认一下这个问题。

我们板子上的 EEPROM 器件型号是 24C02，在 24C02 的数据手册3.6节中可查到，24C02 的7位地址中，其中高4位是固定的 0b1010，而低3位的地址取决于具体电路的设计,由芯片上的 A2、A1、A0 这3个引脚的实际电平决定，来看一下我们的 24C02 的电路图，它和 24C01 的原理图完全一样，如图14-4所示。

图14-4 24C02 原理图

从图14-4可以看出来，我们的 A2、A1、A0 都是接的 GND，也就是说都是0，因此 24C02 的7位地址实际上是二进制的 0b1010000，也就是 0x50。我们用 I2C 的协议来寻址 0x50，另外再寻址一个不存在的地址 0x62，寻址完毕后，把返回的 ACK 显示到我们的 1602 液晶上，大家对比一下。

/***************************Lcd1602.c文件程序源代码*****************************/#include#defineLCD1602_DBP0sbitLCD1602_RS=P1^0;sbitLCD1602_RW=P1^1;sbitLCD1602_E=P1^5;/*等待液晶准备好*/voidLcdWaitReady(){unsignedcharsta;LCD1602_DB=0xFF;LCD1602_RS=0;LCD1602_RW=1;do{LCD1602_E=1;sta=LCD1602_DB;//读取状态字LCD1602_E=0;}while(sta&0x80);//bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止}/*向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值*/voidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd){LcdWaitReady();LCD1602_RS=0;LCD1602_RW=0;LCD1602_DB=cmd;LCD1602_E=1;LCD1602_E=0;}/*向LCD1602液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值*/voidLcdWriteDat(unsignedchardat){LcdWaitReady();LCD1602_RS=1;LCD1602_RW=0;LCD1602_DB=dat;LCD1602_E=1;LCD1602_E=0;}/*设置显示RAM起始地址，亦即光标位置，(x,y)-对应屏幕上的字符坐标*/voidLcdSetCursor(unsignedcharx,unsignedchary){unsignedcharaddr;if(y==0){//由输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址addr=0x00+x;//第一行字符地址从0x00起始}else{addr=0x40+x;//第二行字符地址从0x40起始}LcdWriteCmd(addr"0x80);//设置RAM地址}/*在液晶上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针*/voidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str){LcdSetCursor(x,y);//设置起始地址while(*str!=''){//连续写入字符串数据，直到检测到结束符LcdWriteDat(*str++);}}/*初始化1602液晶*/voidInitLcd1602(){LcdWriteCmd(0x38);//16*2显示，5*7点阵，8位数据接口LcdWriteCmd(0x0C);//显示器开，光标关闭LcdWriteCmd(0x06);//文字不动，地址自动+1LcdWriteCmd(0x01);//清屏}

/*****************************main.c文件程序源代码******************************/#include#include#defineI2CDelay(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbitI2C_SCL=P3^7;sbitI2C_SDA=P3^6;bitI2CAddressing(unsignedcharaddr);externvoidInitLcd1602();externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str);voidmain(){bitack;unsignedcharstr[10];InitLcd1602();//初始化液晶ack=I2CAddressing(0x50);//查询地址为0x50的器件str[0]='5';//将地址和应答值转换为字符串str[1]='0';str[2]=':';str[3]=(unsignedchar)ack+'0';str[4]='';LcdShowStr(0,0,str);//显示到液晶上ack=I2CAddressing(0x62);//查询地址为0x62的器件str[0]='6';//将地址和应答值转换为字符串str[1]='2';str[2]=':';str[3]=(unsignedchar)ack+'0';str[4]='';LcdShowStr(8,0,str);//显示到液晶上while(1);}/*产生总线起始信号*/voidI2CStart(){I2C_SDA=1;//首先确保SDA、SCL都是高电平I2C_SCL=1;I2CDelay();I2C_SDA=0;//先拉低SDAI2CDelay();I2C_SCL=0;//再拉低SCL}/*产生总线停止信号*/voidI2CStop(){I2C_SCL=0;//首先确保SDA、SCL都是低电平I2C_SDA=0;I2CDelay();I2C_SCL=1;//先拉高SCLI2CDelay();I2C_SDA=1;//再拉高SDAI2CDelay();}/*I2C总线写操作，dat-待写入字节，返回值-从机应答位的值*/bitI2CWrite(unsignedchardat){bitack;//用于暂存应答位的值unsignedcharmask;//用于探测字节内某一位值的掩码变量for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1){//从高位到低位依次进行if((mask&dat)==0){//该位的值输出到SDA上I2C_SDA=0;}else{I2C_SDA=1;}I2CDelay();}I2C_SCL=1;//拉高SCLI2CDelay();I2C_SCL=0;//再拉低SCL，完成一个位周期I2C_SDA=1;//8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答I2CDelay();I2C_SCL=1;//拉高SCLack=I2C_SDA;//读取此时的SDA值，即为从机的应答值I2CDelay();I2C_SCL=0;//再拉低SCL完成应答位，并保持住总线returnack;//返回从机应答值}/*I2C寻址函数，即检查地址为addr的器件是否存在，返回值-从器件应答值*/bitI2CAddressing(unsignedcharaddr){bitack;I2CStart();//产生起始位，即启动一次总线操作//器件地址需左移一位，因寻址命令的最低位//为读写位，用于表示之后的操作是读或写ack=I2CWrite(addr<<1);I2CStop();//不需进行后续读写，而直接停止本次总线操作returnack;}