80C51单片机I2C串行总线器件的接口

李俊韬

1、总线数据传送的模拟：主机可以采用不带I2C总线接口的单片机，如80C51、AT89C2051等单片机，利用软件实现I2C总线的数据传送，即软件与硬件结合的信号模拟。
典型信号模拟：
为了保证数据传送的可靠性，标准的I2C总线的数据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终止信号、发送“0”及发送“1”的模拟时序 ：

典型信号模拟子程序：
初始化IIC
void init_IIC()
{
        SDA=1;
        delay();
        SCL=1;
        delay();
}

起始信号
void start()
{
        SDA=1;
        delay();
        SCL=1;
        delay();
        SDA=0;
        delay();
}


终止信号
void stop()
{
        SDA=0;
        delay();
        SCL=1;
        delay();
        SDA=1;
        delay();
}


应答信号
void ack()
{
        uchar i=0;
        SCL=1;
        delay();
        while((SDA==1)&&(i<250))         {
                i++;
        }
        SCL=0;
        delay();
}


非应答信号
void noack()
{
        SDA=1;
        delay();
        SCL=1;
        delay();
        SCL=0;
        delay();
}


写一个字节
void Write_Byte(uchar dat)
{
        uchar i;
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                SCL=0;
                delay();
                if(dat&0x80)
                {
                        SDA=1;
                }
                else
                {
                        SDA=0;
                }
                dat=dat<<1;
                SCL=1;
                delay();
        }
        SCL=0;
        delay();
        SDA=1;
        delay();        
}


读一个字节
uchar Read_Byte()
{
        uchar i,dat;
        SCL=0;
        delay();
        SDA=1;
        delay();
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                SCL=1;
                delay();
                dat=dat<<1;
                if(SDA)
                {
                        dat++;
                }
                SCL=0;
                delay();
        }
        return dat;
}


写EEPROM
void Write_IIC(uchar add,uchar dat)
{
        start();
        Write_Byte(0xa0);
        ack();
        Write_Byte(add);
        ack();
        Write_Byte(dat);
        ack();
        stop();
}


读EEPROM
uchar Read_IIC(uchar add)
{
        uchar temp;
        start();
        Write_Byte(0xa0);
        ack();
        Write_Byte(add);
        ack();
        start();
        Write_Byte(0xa1);
        ack();
        temp=Read_Byte();
        noack();
        stop();
        return temp;
}


8uS延时
void delay()
{
        _nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();
}


2、I2C总线器件的扩展：
（1）、扩展电路：


（2）、串行E2PROM的扩展：
串行E2PROM典型产品：
ATMEL公司的AT24C系列：
AT24C01：128字节（128×8位）
AT24C02：256字节（256×8位）
AT24C04：512字节（512×8位）
AT24C08：1K字节（1K×8位）；
AT24C16：2K字节（2K×8位）；



写入过程：
AT24C系列E2PROM芯片地址的固定部分为1010，A2、A1、A0引脚接高、低电平后得到确定的3位编码。形成的7位编码即为该器件的地址码。单片机进行写操作时，首先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”（共8位，即一个字节），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为相应，单片机收到应答后就可以传送数据了。传送数据时，单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址，收到存储器器件的应答后，单片机就逐个发送各数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答。
AT24C系列器件片内地址在接收到每一个数据字节地址后自动加1，在芯片的“一次装载字节数”（不同芯片字节数不同）限度内，只需输入首地址。装载字节数超过芯片的“一次装载字节数”时，数据地址将“上卷”，前面的数据将被覆盖。

当要写入的数据传送完后，单片机应发出终止信号以结束写入操作。写入n个字节的数据格式 ：




读出过程：
单片机先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”（“伪写”），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为回应。然后，再发一个字节的要读出器件的存储区的首地址，收到应答后，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1”），收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节，单片机都要回复应答信号。当最后一个字节数据读完后，单片机应返回以“非应答”（高电平），并发出终止信号以结束读出操作。