I2C總線是Philips公司提出的一種集成電路IC器件之間相連接的總線協(xié)議，其目的是使電子系統(tǒng)(不只 限于單片機系統(tǒng))各個IC器件之間的連線變得容易。因為使用傳統(tǒng)的并行總線在IC器件之間連接，往往會使得IC之間連線較多，顯得非常復雜。而I2C總線 則使IC器件之間只需SDA、SCL兩條連線就可以傳送數(shù)據，因而十分方便。由于I2C在印刷體中不容易書寫(需要上標)，所以實際書寫時，還常見到 IIC、I2C等書寫方法，本文采用IIC的寫法，敬請注意。關于IIC總線的知識，請參閱相關書籍，此處不再做進一步介紹。
下面我們用一個使用IIC總線連接器件的例子來簡單說明IIC總線的仿真。
例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一種常用2Kbit(256×8bit)的存儲器。編寫程序使用AT89C51的IO口模擬實現(xiàn)IIC總線協(xié)議進行通信，并向24C02存儲器內從字節(jié)0到字節(jié)FF寫入數(shù)字0到FF。
51系列單片機本身沒有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的單片機往往是高端產品，一方面價格不菲，另一方面我們的系統(tǒng)也沒有必要使用之。通常我們就使用軟件通過51系列單片機的IO口來模擬實現(xiàn)IIC總線通信。
本例事實上比較簡單，但需要對IIC總線時序有較好的理解。源文件如下圖所示(采用C51語言編寫)：
在Keil中編輯好源文件以后，接下來就可以建立工程文件并生成相應的源代碼了，然后我們來繪制電路圖。
此例的電路圖極其簡單。只需兩個IC，即AT89C51和24C02C，和兩個上拉電阻，而且上拉電阻還可以省略。至于連接，就更為簡單了。最后得到繪制好的電路圖如下圖所示：
繪制好電路圖，我們就可以將前面剛剛生成的程序源代碼裝入單片機了，裝入以后，下面我們就可以來進行仿真了。
首先點擊仿真按鈕，系統(tǒng)沒有什么反映，只有高低電平變化的顏色。我們要想查看結果，還要用前文中仿真擴展 RAM存儲器的方法，先點擊暫停，然后點擊“Debug”菜單下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜單來打開U2即EEPROM存儲器24C02C的內容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我們就看到了其中的內容，也就是我們仿真程序的結果。如下圖所示：
從圖中我們能清楚地看到我們的仿真結果，程序完全正確地執(zhí)行了我們的命令。
當然，如果你過早地點擊了暫停按鈕，那么你得到的結果可能和上圖略有不同，那可能是因為程序尚未執(zhí)行完畢。此時你可以繼續(xù)點擊運行按鈕，或者點擊單步按鈕來仔細查看程序執(zhí)行過程中24C02C存儲器內容的改變情況。
完整代碼如下:
/*----------------------------------------------------------------
Acess the eeprom--24c04
----------------------------------------------------------------*/
#include
#ifndef INT8U
#define INT8U unsigned char
#endif
#ifndef INT8S
#define INT8S signed char
#endif
#ifndef INT16U
#define INT16U unsigned int
#endif
#define I2C_DELAY; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); // >=4.7uS
//----------------------------------------------------------------
// delay 100us
//----------------------------------------------------------------
void mDelay(INT8U k)
{
INT16U i ;
for(; k>0; k--)
{
for(i=0; i<93; i++)
;
}
}
//----------------------------------------------------------------
//OK
//----------------------------------------------------------------
void I2C_Start(void)
{
SDA = 1;
I2C_DELAY;
SCL = 1;
I2C_DELAY;
SDA = 0;
I2C_DELAY;
I2C_DELAY;
}
//----------------------------------------------------------------
//OK
//----------------------------------------------------------------
void I2C_Stop(void)
{
SDA = 0 ;
I2C_DELAY;
SCL = 1 ;
I2C_DELAY;
SDA = 1 ;
I2C_DELAY;
I2C_DELAY;
}
//----------------------------------------------------------------
//
//----------------------------------------------------------------
void sendAck(void)
{
SCL = 0;
I2C_DELAY;
SDA = 0;
I2C_DELAY;
SCL = 1;
I2C_DELAY;
}
//----------------------------------------------------------------
//
//----------------------------------------------------------------
void sendNoAck(void)
{
SCL = 0;
I2C_DELAY;
SDA = 1;
I2C_DELAY;
SCL = 1;
I2C_DELAY;
}
//----------------------------------------------------------------
// 0 = noACK; 1 = ACK ;
//----------------------------------------------------------------
bit checkAck()
{
bit tempbit;
/*發(fā)送完一個字節(jié)后檢驗設備的應答信號*/
SDA = 1;
I2C_DELAY;
SCL = 0;
I2C_DELAY;
tempbit = SDA;
SCL = 1;
I2C_DELAY;
if(tempbit==1)
{
return 0; //noACK
}
else
{
return 1; //ACK
}
}
//----------------------------------------------------------------
//OK
// a positive clock edge clock a bit into the ROM
//----------------------------------------------------------------
void writeByte(INT8U datum)
{
INT8U bitCnt = 0 ;
for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)
{
SCL = 0 ;
I2C_DELAY;
if ((datum&0x80) == 0x80) //if the MSb is 1
SDA = 1 ;
else
SDA = 0 ;
I2C_DELAY;
SCL = 1 ;
I2C_DELAY;
datum<<=1 ;
}
}
//----------------------------------------------------------------
//OK
//----------------------------------------------------------------
INT8U readByte(void)
{
bit tempbit = 1 ;
INT8U temp = 0 ;
INT8U bitCnt ;
SDA = 1 ; // release the bus,ready to receive byte??????????????
I2C_DELAY;
for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)
{
SCL = 0; //?????????????????????????huan???????????????
I2C_DELAY;
tempbit = SDA ;
if (tempbit)
temp |= 0x01 ;
else
temp &= 0xfe ;
SCL = 1 ;
I2C_DELAY;
if(bitCnt<7)
temp <<= 1 ;
}
return(temp) ;
}
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ API ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
/*-----------------------------------------------------------------
write some bytes to sequential address
-----------------------------------------------------------------*/
void writeToROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)
{
bit tempbit ;
INT8U i ;
INT8U *datum_P ;
datum_P = datum ;
I2C_Start() ;
writeByte(0xa0) ;
tempbit = checkAck();
writeByte(address) ;
tempbit = checkAck();
for(i=0; i
{
writeByte(*(datum_P+i)) ;
if(!checkAck())
{
I2C_Stop() ;
mDelay(100) ;
}
}
I2C_Stop() ;
}
/*-----------------------------------------------------------------
read some bytes from ROM`s sequential address
-----------------------------------------------------------------*/
void readFromROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)
{
bit tempbit ;
INT8U i ;
INT8U *datum_P ;
datum_P = datum;
I2C_Start() ;
writeByte(0xa0) ;
tempbit = checkAck();
writeByte(address) ;
tempbit = checkAck();
I2C_Start() ;
writeByte(0xa1) ;
tempbit = checkAck();
for(i=0; i
{
*(datum_P+i) = readByte() ;
if(i!=num-1)
{
sendAck() ;
}
else
{
sendNoAck() ;
}
}
I2C_Stop() ;
}
/*-----------------------------------------------------------------
wirte one byte to ROM --random write
-----------------------------------------------------------------*/
void writeOneByte(INT8U addr, INT8U datum)
{
bit tempbit ;
/*write a byte to mem*/
I2C_Start();
writeByte(0xa0);
tempbit = checkAck();
writeByte(addr); /*address*/
tempbit = checkAck();
writeByte(datum); /*the data*/
tempbit = checkAck();
I2C_Stop();
mDelay(100) ;
}
/*-----------------------------------------------------------------
read one byte from rom --random read
-----------------------------------------------------------------*/
INT8U readOneByte(INT8U addr)
{
bit tempbit = 1;
INT8U mydata;
/*read a byte from mem*/
I2C_Start();
writeByte(0xa0);
tempbit = checkAck();
writeByte(addr); /*address*/
tempbit = checkAck();
I2C_Start();
writeByte(0xa1);
tempbit = checkAck();
mydata = readByte();
tempbit = checkAck();
return (mydata) ;
I2C_Stop();
}
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