第十一讲C51程序综合程序设计范例五I2Cppt课件

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1、四川工程职业技术学院单片机应用技术课程电子教案单片机应用技术课程电子教案Copyright Http:/第第讲讲11C51综合程序设计范例五Copyright Http:/本讲主要内容：本讲主要内容：11-1.11-1.综合程序设计范例五综合程序设计范例五I2CI2C接口程序设计接口程序设计11-2.I2C11-2.I2C总线接口协议总线接口协议11-3.24C0211-3.24C02与单片机接口与单片机接口11-3.11-3.实验十实验十 Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 设计范例：设计程序实现向24C02的第一个单元写入一个数据，再将

2、该数据读出，并将其显示在数码管上。CE01CE12CE23SDA5SCL6WC7U4M24C02WDW6SDA1SCL1GNDCopyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件：硬件：24C0224C02特性特性 24C0224C02与与P89V51RD2P89V51RD2的接口的接口 程序设计中需求处理的主要问题程序设计中需求处理的主要问题:I2CI2C总线协议总线协议 24C0224C02的读写的读写Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C02

3、24C02：串行串行E2PROME2PROM是在各种串行器件运用中运用较频繁的器是在各种串行器件运用中运用较频繁的器件，和并行件，和并行E2PROME2PROM相比，串行相比，串行E2PROME2PROM的数据传送的速度较低，的数据传送的速度较低，但是其体积较小，容量小，所含的引脚也较少。所以，它特但是其体积较小，容量小，所含的引脚也较少。所以，它特别适宜于需求存放非挥发数据，要求速度不高，引脚少的单别适宜于需求存放非挥发数据，要求速度不高，引脚少的单片机的运用。片机的运用。24CXX 24CXX系列的系列的E2PROME2PROM有有1010种型号，其中典型的型号有种型号，其中典型的型号有2

4、4C01/02/04/08/1624C01/02/04/08/16等等5 5种，它们的存储容量分别是种，它们的存储容量分别是128/256/512/1024/2048128/256/512/1024/2048字节。字节。24CXX24CXX系列的系列的E2PROM E2PROM 支持支持I2C I2C 总线数据传送协议，经过器件地址输入端总线数据传送协议，经过器件地址输入端A0A0、A1A1、A2 A2 可以将可以将最多最多8 8 个个24C01/24/C02 24C01/24/C02 器件，器件，4 4 个个24C04 24C04 器件，器件，2 2 个个24C08 24C08 器件，器件，

5、1 1 个个24C16 24C16 器件衔接到总线上。这里我们就器件衔接到总线上。这里我们就24C0224C02的的进展分析，其它型号与此类似。进展分析，其它型号与此类似。Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C0224C02：Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C0224C02：串行数串行数据据/地址地址器件地器件地址选择址选择地地串行时钟串行时钟写维护写维护+1.8V 6.0V 任务电压Copyright Http:/11

6、-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C0224C02：器件地器件地址选择址选择 A0 A1 A2器件地址输入端:当运用24C02 时最大可级联8 个器件，假设只需一个24C02 被总线寻址这三个地址输入脚A0 A1 A2 可悬空或衔接到GND。WP写维护:假设WP 管脚衔接到Vcc,一切的内容都被写维护(只能读).当WP 管脚衔接到GND或悬空,允许器件进展正常的读/写操作。写维护写维护Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C0224C02：串行数串行数据据/地

7、址地址串行时钟串行时钟 SCL串行时钟：24C02串行时钟输入管脚用于产生器件一切数据发送或接纳的时钟这是一个输入管脚。SDA串行数据/地址:24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件一切数据的发送或接纳SDA 是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进展线与(wire-OR)。Copyright Http:/11-1 11-1 综合程序设计范例五综合程序设计范例五 范例分析：范例分析：硬件硬件24C0224C02与与P89V51RD2P89V51RD2的接口：的接口：Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设

8、计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：I2C I2C 总线支持任何总线支持任何IC IC 消费过程消费过程NMOS CMOS NMOS CMOS 双极性两双极性两线线串行数据串行数据SDA SDA 和串行时钟。和串行时钟。SCL SCL 线在衔接到总线的器线在衔接到总线的器件间传送信息每个器件都有一个独一的地址识别无论是微控件间传送信息每个器件都有一个独一的地址识别无论是微控制器、制器、LCDLCD驱动器、存储器或键盘接口。而且都可以作为一个驱动器、存储器或键盘接口。而且都可以作为一个发送器或接纳器由器件的功能决议。很明显发送器或接纳器由器件的功能决议。很明显LCDLCD驱动器只是一驱动器

9、只是一个接纳器而存储器那么既可以接纳又可以发送数据。除了发个接纳器而存储器那么既可以接纳又可以发送数据。除了发送器和接纳器外器件在执行数据传输时也可以被看作是主机送器和接纳器外器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时或从机。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件，此时任何被寻址的器件都被以为是从机。钟信号的器件，此时任何被寻址的器件都被以为是从机。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：SDA SDA 和和SC

10、L SCL 都是双向线路都经过一个电流源或上拉电都是双向线路都经过一个电流源或上拉电阻衔接到正的电源电压。都是高电平衔接到总线的器件输出阻衔接到正的电源电压。都是高电平衔接到总线的器件输出级必需是漏极开路或集电极开路才干执行线与的功能。级必需是漏极开路或集电极开路才干执行线与的功能。I2C I2C 总线上数据的传输速率在规范方式下可达总线上数据的传输速率在规范方式下可达100kbit/s 100kbit/s 在快速在快速方式下可达方式下可达400kbit/s 400kbit/s 在高速方式下可达在高速方式下可达3.4Mbit/s 3.4Mbit/s。Copyright Http:/11-2 I

11、2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：数据的有效性数据的有效性 SDA SDA 线上的数据必需在时钟的高电平周期坚持稳定。线上的数据必需在时钟的高电平周期坚持稳定。数据线的高或低电平形状只需在数据线的高或低电平形状只需在SCL SCL 线的时钟信号是低电平线的时钟信号是低电平常才干改动。常才干改动。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：启始信号：启始信号：时钟线坚持高电平期间，数据线电平从高到低跳变时

12、钟线坚持高电平期间，数据线电平从高到低跳变作为作为I2C I2C 总线的起始信号。总线的起始信号。起始信号函数：起始信号函数：void I2CStart(void)void I2CStart(void)SDA=1;SDA=1;SCL=1;SCL=1;SomeNoP();SomeNoP();延时延时 SDA=0;SDA=0;SomeNOP();SomeNOP();SCL=0;SCL=0;Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：停顿信号：停顿信号：时钟线坚持高电平期间，数据线电平从

13、低到高跳变时钟线坚持高电平期间，数据线电平从低到高跳变作为作为I2C I2C 总线的起始信号。总线的起始信号。停顿信号函数：停顿信号函数：void I2CStop(void)void I2CStop(void)SCL=0;SCL=0;SDA=0;SDA=0;SomeNOP();SomeNOP();延时延时 SCL=1;SCL=1;SomeNOP();SomeNOP();SDA=1;SDA=1;SDASCLCopyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：应对信号：应对信号：I2C I2C

14、 总线数据传送时，每胜利地传送一个字节数总线数据传送时，每胜利地传送一个字节数据后，接纳器都必需产生一个应对信号。应对的器件在第据后，接纳器都必需产生一个应对信号。应对的器件在第9 9 个时钟周期时将个时钟周期时将SDA SDA 线拉低，表示其已收到一个线拉低，表示其已收到一个8 8 位数据。位数据。void SendAck(void)/void SendAck(void)/应对信号应对信号 SDA=0;/SDA=0;/*SDASDA先清先清0 0，发应对信号，发应对信号 */SomeNOP();SomeNOP();SCL=1;/SCL=1;/*SCLSCL由低变高，产生一个时钟由低变高，产生

15、一个时钟*/SomeNOP();SomeNOP();SCL=0;/SCL=0;/*SCLSCL恢复到低电平，以便继续接纳恢复到低电平，以便继续接纳*/Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：非应对信号：非应对信号：I2C I2C 总线数据传送时，当接受终了时，接纳器都总线数据传送时，当接受终了时，接纳器都必需产生一个非应对信号。器件在第必需产生一个非应对信号。器件在第9 9 个时钟周期时将个时钟周期时将SDA SDA 线置高，表示曾经接纳终了。假设主机接纳数据时，它收到线置高，

16、表示曾经接纳终了。假设主机接纳数据时，它收到最后一个数据字节后，必需向从机发送一个非应对信号最后一个数据字节后，必需向从机发送一个非应对信号/A/A，使从机释放，使从机释放SDASDA线，以便主机产生终止信号，从而停线，以便主机产生终止信号，从而停顿数据传送。顿数据传送。void SendNotAck(void)/void SendNotAck(void)/非应对信号非应对信号 SDA=1;/SDA=1;/*SDASDA先置先置1 1，发非应对信号，发非应对信号 */SomeNOP();SomeNOP();SCL=1;/SCL=1;/*SCLSCL由低变高，产生一个时钟由低变高，产生一个时钟*

17、/SomeNOP();SomeNOP();SCL=0;/SCL=0;/*SCLSCL恢复到低电平，以便继续接纳恢复到低电平，以便继续接纳*/Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节格式字节格式发送到发送到SDA SDA 线上的每个字节必需为线上的每个字节必需为8 8 位，每次传位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必需跟一个呼输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必需跟一个呼应位。首先传输的是数据的最高位应位。首先传输的是数据的最高位MSBMSB，假设从机要完

18、成一些，假设从机要完成一些其他功能后，例如一个内部中断效力程序才干接纳或发送下其他功能后，例如一个内部中断效力程序才干接纳或发送下一个完好的数据字节，可以使时钟线一个完好的数据字节，可以使时钟线SCL SCL 坚持低电平迫使主坚持低电平迫使主机进入等待形状，当从机预备好接纳下一个数据字节并释放机进入等待形状，当从机预备好接纳下一个数据字节并释放时钟线时钟线SCL SCL 后数据传输继续。后数据传输继续。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：器件地址：器件地址：I2CI2C总线

19、上的每一个从机均有一个独一的地址，每总线上的每一个从机均有一个独一的地址，每次主机发出起始信号后，必需接着发出一个字节的地址信息，次主机发出起始信号后，必需接着发出一个字节的地址信息，以选取挂在总线上的某一从机。地址信息的格式如下：以选取挂在总线上的某一从机。地址信息的格式如下：1 0 10A2A1A0R/W其中D7-D0位表示从机的地址，D0位是数据传送方向，为0时，表示主机向从机发送数据写，为1时，表示主机由从机处读取数据。主机发送地址时，总线上的每一个从机都将这7位地址码与自已的器件地址进展比较，假设一样那么以为自已正被主机寻址，根据读写位将自已确定为发送器或接纳器。从机的地址由一个固定

20、部分和一个可编程部分组成。固定部分为器件的编号地址，阐明了器件的类型，出厂时固定的。可编程部分为器件的引脚地址，视硬件接线而定。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：器件地址：器件地址：I2CI2C总线上的每一个从机均有一个独一的地址，每总线上的每一个从机均有一个独一的地址，每次主机发出起始信号后，必需接着发出一个字节的地址信息，次主机发出起始信号后，必需接着发出一个字节的地址信息，以选取挂在总线上的某一从机。地址信息的格式如下：以选取挂在总线上的某一从机。地址信息的格式如下

21、：1 0 10A2A1A0R/W例：24C02的地址格式如下：其中高四位1010为器件标识类型。A2A0：引脚地址，对应于该芯片引脚A2A0的取值，当A2-A0引脚均接低电平常，该器件的地址为A0H或A1H，假设为A0H表示写数据到该器件，A1H表示从该器件读数据。阐明：从机地址只阐明选择挂在总线的哪一个器件及传送方向，而器件内部的地址是由编程者传送的第一数据中指定的，即第一个数据为器件内的子地址。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节写时序：字节写时序：在字节写方式下，

22、主器件发送起始命令和从器件在字节写方式下，主器件发送起始命令和从器件地址信息地址信息R/W R/W 位置零给从器件，在从器件产生应对信号位置零给从器件，在从器件产生应对信号后，主器件发从器件的字节地址后，主器件发从器件的字节地址.主器件在收到从器件的另一主器件在收到从器件的另一个应对信号后，再发送数据到被寻址的存储单元。从器件再个应对信号后，再发送数据到被寻址的存储单元。从器件再次应对，并在主器件产生停顿信号后开场内部数据的擦写，次应对，并在主器件产生停顿信号后开场内部数据的擦写，在内部擦写过程中对于在内部擦写过程中对于24C0224C02而言这一过程大约需求而言这一过程大约需求5ms5ms，

23、从器件不再应对主器件的任何恳求。从器件不再应对主器件的任何恳求。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节写时序：字节写时序：I2CStart();I2CSendByte();WaitAck();I2CSendByte();WaitAck();I2CSendByte();WaitAck();I2CStop();for(j=0;j200;j+);SomeNOP();主器件发送停顿信号发送开场信号从器件产生应对信号从器件产生应对信号发送24C02内部储存单元子地址从器件产生应对信

24、号发送24C02的从器件地址发送数据到被寻址的单元延时5ms(内部擦写)Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节读时序字节读时序立刻读：立刻读：24C02 24C02 的地址计数器内容为最后操作字节的地的地址计数器内容为最后操作字节的地址加址加1 1。也就是说，假设上次读也就是说，假设上次读/写的操作地址为写的操作地址为N N，那么立，那么立刻读的地址从地址刻读的地址从地址N+1 N+1 开场。假设开场。假设N=EN=E这里对这里对24C0224C02，E=255E=255

25、，那么计数器将翻转到，那么计数器将翻转到0 0 且继续输出数据。且继续输出数据。24C02 24C02 接接纳到从器件地址信号后纳到从器件地址信号后R/W R/W 位置位置1 1，它首先发送一个应对，它首先发送一个应对信号，然后发送一个信号，然后发送一个8 8 位字节数据。主器件不需发送一个应位字节数据。主器件不需发送一个应对信号，但要产生一个停顿信号。对信号，但要产生一个停顿信号。Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节读时序：字节读时序：I2CStart();I2CSe

26、ndByte();WaitAck();I2CSendByte();WaitAck();I2CStart();I2CSendByte();WaitAck();i=I2CReceiveByte();主器件产生一个非应对信号从器件发送一个应对信号发送开场信号读24C02的伪地址读24C02的储存单元子地址从器件产生一个停顿信号发送开场信号读出字节数据从器件产生一个应对信号读出24C02的读地址Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节读时序字节读时序页写：页写：Copyright

27、Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节读时序字节读时序随机读：随机读：Copyright Http:/11-2 I2C11-2 I2C总线接口协议总线接口协议 范例分析：范例分析：程序设计程序设计I2CI2C总线协议：总线协议：字节读时序字节读时序顺序读：顺序读：Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考流程 设计程序实现对小车上的外扩24C02写入数据2，然后读出该数据，并将其显示在数码管上。开场主器件发送停顿信号发送开场信号

28、从器件产生应对信号从器件产生应对信号发送24C02内部储存单元子地址从器件产生应对信号发送24C02的从器件地址发送数据到被寻址的单元延时5ms(内部擦写)主器件产生一个非应对信号从器件发送一个应对信号发送开场信号读24C02的伪地址读24C02的储存单元子地址从器件产生一个停顿信号发送开场信号读出字节数据从器件产生一个应对信号读出24C02的读地址终了Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序#include#include#include#include#include#include#define uchar unsig

29、ned char#define uint unsigned int#define bool bit#define SomeNOP();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit SCL=P21;sbit SDA=P22;void I2CStart(void);void I2CStop(void);Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 void I2C

30、SendByte(uchar x);uchar I2CReceiveByte(void);void SendAck(void);void SendNotAck(void);bool WaitAck(void);void delay(uchar x)/延时程序 while(x-)SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序/*I2C相关函数 */void I2CStart(void)SDA=1;SCL=1;Som

31、eNOP();SDA=0;SomeNOP();SCL=0;void I2CStop(void)SCL=0;SDA=0;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();SDA=1;Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 bool WaitAck(void)/等待应对信号 uchar errtime=255;SDA=1;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();while(SDA)errtime-;if(!errtime)I2CStop();return 0;SCL=0;return 1;Copyright Ht

32、tp:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 void SendNotAck(void)/非应对信号 SDA=1;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();SCL=0;void SendAck(void)/应对信号 SDA=0;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 void I2CSendByte(uchar x)/发送一个字节数据 uchar i=8;while(i-)SCL=0;_nop_();SDA=(bit)(

33、x&0 x80);x=1;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();SCL=0;Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 uchar I2CReceiveByte(void)/接受一个字节数据 uchar i=8;uchar temp=0;SDA=1;while(i-)temp=1;SCL=0;SomeNOP();SCL=1;SomeNOP();temp=temp|SDA;SCL=0;return temp;Copyright Http:/11-3 24C0211-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程

34、序void main()uchar i,j;SDA=1;/把新的节目源编号存到EEPROM中 I2CStart();I2CSendByte(0 xA0);/发送24C02的器件地址/写控制字节 WaitAck();I2CSendByte(0 x00);/24C02内部存储单元子地址 WaitAck();I2CSendByte(0 x23);/向24C02发送的数据字节 WaitAck();I2CStop();for(j=0;j200;j+)/Here must delay enough time for writing SomeNOP();Copyright Http:/11-3 24C021

35、1-3 24C02与单片机的接口与单片机的接口 参考程序 I2CStart();I2CSendByte(0 xA0);/读24C02之前的伪写地址 WaitAck();I2CSendByte(0 x00);/WaitAck();I2CStart();I2CSendByte(0 xA1);/24C02的读地址 WaitAck();i=I2CReceiveByte();/SendAck();SendNotAck();I2CStop();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();Copyright Http:/实验十：1、完成演示范例中的程序；要求：I2C各个时序要求用单独函数完成。扩展：1、要求将写入和读出的数据进展比较，假设相等时数码管显示C，否那么显示F。2、尝试向24C02内写入一页数据，然后将其读出，并在数码管上将其显示出来相邻数字间隔1秒。也可以在液晶上等间隔显示。11-4.11-4.实验十实验十