I2C串行總線組成及其工作原理

　　采用串行總線技術(shù)可以使系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，系統(tǒng)的體積減小，可靠性提高，同時(shí)系統(tǒng)更容易更改和擴(kuò)充

　　常用的串行擴(kuò)展總線有：I2c總線，單總線，SPI總線，以及microwire、Plus等等

　　I2c總線只有兩根雙向信號(hào)線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL

　　I2c總線通過上拉電阻接正電源。因此I2C總線的設(shè)備都要接上拉電阻

　　當(dāng)總線閑置的時(shí)候，兩根線均為高電平，連接到總線上的任何一個(gè)器件輸出的低電平，都將使得總線得到信號(hào)變低，及各個(gè)器件的SDA和SCL都是線與的關(guān)系

　　每個(gè)接入到I2C總線都有唯一的地址，主機(jī)與其他器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其他器件，這時(shí)主機(jī)即是發(fā)送器，由總線上接收數(shù)據(jù)的器件稱為是接收器。

　　在多主機(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)由幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)，為了避免混亂，I2C總線要通過總線仲裁，已決定由哪臺(tái)主機(jī)控制總線

　　數(shù)據(jù)位的有效性

　　I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平和低電平狀態(tài)才允許變化

　　起始信號(hào)和終止信號(hào)

　　SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)，SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平變化表示終止信號(hào)

　　數(shù)據(jù)傳送的格式

　　(1)字節(jié)傳送與應(yīng)答

　　每一個(gè)字節(jié)必須保證是8位長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送的是最高位(MSB)，每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位，即(一幀共有9位)，應(yīng)答信號(hào)由從機(jī)發(fā)送給主機(jī)

　　每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束，但是若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一個(gè)從機(jī)進(jìn)行尋址

　　在總線的一個(gè)數(shù)據(jù)傳上過程中，可以有一下幾種傳送方式的組合方式

　　a，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送的方向在整個(gè)傳送過程中不變

　　A表示應(yīng)答，A非表示非應(yīng)答，s表示其實(shí)信號(hào)，p表示終止信號(hào)

　　主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每一個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正在被主機(jī)尋址，根據(jù)R/T位將自己確定為發(fā)送器或接收器

　　從機(jī)地址由固定部分和可編程部分組成，可編程的部分決定了可接入總線該器件的最大數(shù)目。

　　由操作時(shí)序可知要進(jìn)行必要的延時(shí)

　　起始操作示例代碼：

　　void T2CStart(void)

　　{

　　SDA = 1;

　　SomeNop();//大于微秒級(jí)別

　　SCL = 1;

　　SomeNop();

　　SDA = 0;

　　SomeNop();

　　}

　　終止指令：

　　void I2CStop(void)

　　{

　　SDA = 0;//data由0變到1為終止指令

　　SomeNop();

　　SCL = 1;

　　SomeNop();

　　SDA = 1;

　　SomeNop();

　　}

　　I2C總線擴(kuò)展  

　　串行E2PROM的擴(kuò)展

　　(2)寫入過程：AT24CEEPROM的固定地址為1010，A2,A1A0引腳接入高低電平可以得到確定的3位編碼，形成的7位編碼即為該器件的地址碼

　　單片機(jī)進(jìn)行寫操作的時(shí)候，首先

　　發(fā)送該器件的7位地址嗎和寫方向的方向碼0，發(fā)送完以后釋放SDA線并在SCL線上產(chǎn)生第九個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，被選中的存儲(chǔ)器再確認(rèn)自己的地址后，在SDA上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為響應(yīng)

　　，單片機(jī)接收到信號(hào)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)送各個(gè)數(shù)據(jù)的字節(jié)，但是每次發(fā)送一個(gè)字節(jié)后都要等待應(yīng)答

　　收到每個(gè)字節(jié)的地址后，芯片上的地址會(huì)自動(dòng)加一

　　寫入n個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)格式

　　讀出過程

　　單片機(jī)首先發(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9個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，被選中的存儲(chǔ)器器件在確認(rèn)自己的地址之后，在SDA上產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)作為回應(yīng)

　　然后在發(fā)送一個(gè)字節(jié)的要讀出存儲(chǔ)去的首地址，收到應(yīng)答，單片機(jī)要重復(fù)一次起始信號(hào)并發(fā)出器件地址的讀方向位(1)，收到器件應(yīng)答就可以讀出字節(jié)，每次讀出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)都要回復(fù)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，但最后讀出一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)應(yīng)返回非應(yīng)答信號(hào)(高電平)并發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束讀出操作

　　示例代碼：

　　#include

　　#define uchar unsigned char

　　#define uint unsigned int

　　sbit sda = P2^3;

　　sbit scl = P2^2;

　　sbit wp = P2^1;

　　void delay()//微妙級(jí)別的延時(shí)函數(shù)

　　{;;}

　　void start()//開始信號(hào)

　　{

　　sda = 1;

　　delay();

　　scl = 1;

　　delay();

　　sda = 0;

　　delay();

　　}

　　void stop()//停止信號(hào)

　　{

　　sda = 0;

　　delay();

　　scl = 1;

　　delay();

　　sda = 1;

　　delay();

　　}

　　void respons()//應(yīng)答信號(hào)

　　{

　　uchar i;

　　scl = 1;

　　delay();

　　while((sda ==1)&&(i<250))//等到第九個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)候，還沒有變?yōu)?，

　　//那么scl將自動(dòng)的變?yōu)?,表示收到信號(hào)

　　{

　　i++;

　　}

　　scl = 0;

　　}

　　void init()

　　{

　　sda = 1;

　　scl = 1;//把線全部釋放

　　}

　　void write_byte(uchar date)

　　{

　　uchar i,temp;

　　temp = date;

　　scl = 0;

　　delay();

　　for(i = 0;i<8;i++)//寫8次

　　{

　　temp = temp<<1;//表示將temp左移1位，將最高位移入psw寄存器中的cy位，

　　//然后將最高位賦值給sda，送走數(shù)據(jù)

　　scl = 1;//數(shù)據(jù)穩(wěn)定了

　　delay();

　　sda = CY;

　　delay();

　　scl = 0;//讀走數(shù)據(jù)

　　delay();

　　}

　　sda = 1;//注意養(yǎng)成釋放總線的習(xí)慣

　　delay();

　　}

　　uchar read_byte()

　　{

　　uchar i,j,k;

　　scl = 0;

　　delay();

　　sda = 1;//釋放數(shù)據(jù)總線

　　delay();

　　for(i=0;i<8;i++)

　　{

　　scl = 1;

　　delay();

　　j = sda ;//讀取數(shù)據(jù)

　　k =(k<<1)"j;

　　scl = 0;

　　delay();

　　}

　　return k;

　　}

　　uchar read_add(uchar address)

　　{

　　uchar date;

　　start();

　　write_byte(0xa0);//表示寫入器件的地址

　　respons();

　　write_byte(address);

　　respons();

　　start();

　　write_byte(0xa1);

　　respons();

　　date=read_byte();

　　stop();

　　return date;

　　}

　　void write_add(uchar address,uchar date)

　　{

　　init();//初始化信號(hào)總線和地址總線

　　start();//啟動(dòng)信號(hào)

　　write_byte(0xa0);//表示寫入器件的地址

　　respons();

　　write_byte(address);//表示往這個(gè)器件內(nèi)部的第三個(gè)地址處寫入地址

　　respons();

　　write_byte(date);//表示器件內(nèi)部的數(shù)據(jù)

　　respons();

　　stop();

　　}

　　void delay1(uint z)

　　{

　　uint x,y;

　　for(x= z;x>0;x--)

　　for(y=110;y>0;y--);

　　}

　　void main()

　　{

　　init();

　　write_add(23,125);

　　delay1(100);

　　P1=read_add(23);

　　while(1);

　　}