I2C之AT24C04总结.docx
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I2C之AT24C04总结
I2C之AT24C04总结
济南职业学院电子工程系朱志强
1、AT24C04介绍
2、AT24C04之准备工作
3、AT24C04之小试牛刀
4、对应源程序
2010年7月28日
1、AT24C04介绍
关于I2C的介绍，这里就不用说了，直接介绍24C04了。
24C04是4K位串行CMOSE2PROM。
引脚的认识：
SCL串行时钟引脚
SDA串行数据/地址
A0、A1、A2器件地址输入端
WP写保护
（WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护（只能读）。
当WP管脚连接到Vss或悬空，允许器件进行正常的读/写操作。
）
2、AT24C04之准备工作
首先，我们先查看一下实验板上面的接线图。
如图1所示。
图124c04连接图
我们要注意的第一点是器件地址全部是0，即接地处理。
第二点是读写保护WP接地，意味着我们可以随意存取。
第三点是我们要用到的引脚连接到了P3^6和P3^7上。
在这里还要提醒一下，就是引脚上一定要有上拉电阻！
阻值在470~1k都可以的，具体的数值可以参考相关的手册。
在程序里我们需要先做以下定义：
sbitAT24C04_SCL=P3^7;
sbitAT24C04_SDA=P3^6;
在写这个程序的时候，要使用到键盘，不用太多按键，我们暂时只用四个。
把实验板上面的跳线JP8接到“-”端上，使第一行的按键变为独立键盘就可以了。
线路图如图2所示。
图2键盘部分电路图
键盘这部分我就不说了吧，直接附上我用到的这部分程序，在我的程序中，并没有判断按键是否松开，而是使用的延时，这样的好处是一直按着按键，数据会一直在变化，要不然，频繁的按真的很累人。
转到按键程序
对于里面用到的延时函数，一个是US级延时函数，一个是ms级延时函数，分别调用一下是延时2us和1ms。
对于显示部分吧，使用的就是LCD1602显示了。
这部分程序参见这里。
显示程序
说完了这些，准备的就差不多了，我们可以对着PDF写AT24C04程序了。
3、AT24C04之小试牛刀
我们打破PDF中的介绍顺序，按照实际写程序时的顺序分开分析。
第一项是我们要用她，那就要知道她是怎么开始吧？
这就是I2C总线时序中的开始和停止。
时序图如下。
图3开始停止时序
有一个需要注意的地方，就是当SCL为高电平时，所有的SDA的变化都会被认为是开始或停止信号。
所以，我们必须注意，在对SDA进行操作之前，一定要注意SCL的值。
例如在我们写开始信号之前，我们没法判断两个信号的具体电位，那么我们就要做最坏的打算。
首先SDA=1，然后SDA=0，此间要让SCL保持在高电平。
为保证SCL为高电平，我们要用SCL=1指令使SCL保持在高电平。
SCL放在什么位置就成了重点。
如果我们SDA变为高电平之前，这样却成了SCL=1后SDA=1，形成了停止信号！
！
这个是我们要避免的，那么我们就要让SDA变化的时候，全部避开SCL为高电平段。
程序如下。
voidI2C_START（）
{
//AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
//这样做有些繁琐，我们可以直接不用，因为我们跳出
//所有的子函数时，都会让SCL=0！
！
！
AT24C04_SDA=1;delayus
（1）;//注意先后顺序
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=0;delayus
（1）;//下降沿开始
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
我们以同样的思维，可以得到停止子函数，如下。
voidI2C_STOP（）
{
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=0;delayus
（1）;
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=1;delayus
（1）;//上升沿停止
}
下面我们来看一下写的时序。
图4写时序
时序的第一部分给我们展现了一个第八位数据写完后的情况，也就是说要有一个ACK应答信号。
具体关于ACK应答信号的内容，可以参考器件手册。
第二部分是从开始到停止。
至于时序图中给出的时间我们可以不用考虑。
只需要记住，当SDA变化时SCL为0，SDA变化完后，SCL在变为1来告知24C04接收数据线上的信号。
具体的实现函数如下所示。
voidI2C_Wdata（unsignedchardata4）
{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
temp=data4;
for（i=0;i<8;i++）
{
AT24C04_SCL=0;
temp=temp<<1;//先发送高位
AT24C04_SDA=CY;delayus
（1）;
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
}
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
这里还需要注意的一点是我们每当SDA或者SCL变化一次，就会调用一下delayus
（1）来延时2us，是用来稳定信号和保证信号保持的时间。
上面是写的时序，我们还要有读的子函数啊……其实，读得时序和写的时序差不多，只不过是反过来的。
既然是读，发送方就是24C04，接收方式单片机。
每次都是让SCL为1，使得24C04掌握对SDA的控制权。
而单片机的任务就是在把SCL拉高后，监视SDA的变化并读出SDA上的数据。
下面就是读的子函数。
unsignedcharI2C_Rdata（）
{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
unsignedchark;
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=1;//等待24C02发回来的信号
for（i=0;i<8;i++）
{
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
if（AT24C04_SDA==1）
k=1;
else
k=0;
temp=temp<<1;
temp=temp|k;//读数据时高位在前
AT24C04_SCL=0;
}
delayus
（1）;
returntemp;
}
此时，我们还需要添加上ACK回应信号。
我们先来看看它的时序图。
图5ACK应答信号
从时序图我们可以看出，ACK就是24C04还给单片机的一个低电平信号，它发生在第九个时钟脉冲上。
如果我们用不到哪个ACK的话，我们只需要给出第九个时钟脉冲就可以了。
示例程序如下。
voidI2C_ACK（）
{
unsignedchari;//可以去掉
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
while（（AT24C04_SDA==1）&&（i<511））//这部分可以去掉
i++;//可以去掉
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
以上三个是读写的重要子函数，加上开始和停止，有关于AT24C04的函数部分，都是由这五个组成的。
下面我们来分析一下可操作的和写。
先来分析写字节函数吧。
下面是它的时序图。
图6字节写时序
从时序图中我们可以看到，第一部分是开始（START）,这部分调用开始函数就可以了。
第二部分器件地址，这个是由单片机发送给24C04的，选用写子函数就可以了。
别忘了还有一个ACK应答。
第三部分是字节地址，就是你想把要存储的数据存储到哪个单元里。
第四部分是发送要存储的数据。
第五部分就是停止部分（STOP）。
现在我们来分析一下什么是器件地址吧。
在I2C总线的协议中，某些器件被指定为特定的地址，这个特定的地址占用了器件地址的前四位。
具体的怎么定义的可以参考部分资料。
I2C器件的手册里也给出了自己的器件地址。
我们以AT24C04的器件地址为例分析吧。
图7AT24C04的器件地址
A2，A1是我们自己可以选择的，对应的是可以接地或者接高电平。
a8是可以用单片机控制的，但是我们的实验板上直接当做A0给接地处理了。
这样做虽然是使器件地址变简单了，但是，24c04有一半的存储区域我们没有用到，也就相当于用了一个AT24C02了。
最后一位读写控制位，从非号“¯”我们看出，此位是1表示读，此位是0则表示写！
！
！
那么我们就可以得到对24C04写的器件地址是0XA0，读的器件地址是0XA1（见图1）。
由此我们就可以按顺序写出字节写的子函数了。
如下所示。
voidI2C_xie（unsignedchardata5,unsignedchardata6）
{
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;//写入型总线
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data5）;//写入数据的存储地址
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data6）;//待写入的数据
I2C_ACK（）;
I2C_STOP（）;
}
我们在用同样的方法分析一下选择性读的时序。
时序图如下。
图8选择性读时序图
有这个图我们可以分析到如下的选择性读子函数。
unsignedcharI2C_du（unsignedchardata7）
{
unsignedchardata8;
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;//写入型总线
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data7）;//需要读出数据的地址
I2C_ACK（）;
I2C_START（）;//再一次重新开始
I2C_Wdata（0xa1）;//读出型总线
I2C_ACK（）;
data8=I2C_Rdata（）;//转存读出的数据
I2C_STOP（）;
returndata8;//返回读出的数据
}
现在我们基本上就把AT24C04的读写的部分完成了。
至于PDF中提到的其他的用法，大家可以自己琢磨琢磨。
比如，下面是页写的时序图。
图9页写时序图
我们就得到了如下的页写程序。
/************************************************************
AT24C04页写函数
变量：
data5页写首地址
data6页写的数据的个数
************************************************************/
voidI2C_YExie（unsignedchardata5,unsignedchardata6）
{
unsignedchar*p;
unsignedchari;
unsignedchark;
p=tab;
//unsignedchartab[]={
//"0123456789"
//};
k=data6;
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data5）;
I2C_ACK（）;
for（i=0;i{
I2C_Wdata（*p++）;
I2C_ACK（）;
}
I2C_STOP（）;
}
4、对应源程序
最后附上全体函数，有利于大家临摹学习。
使用实验板的时候，先调节跳线帽的位置并添加上1602液晶，程序使用的是1602A（即普通16脚液晶）显示。
按照按键电路图的顺序定义K1,K2,K3和K4。
K1是显示的数据加1，K2是显示的数据减1，K3是将显示的数据存储进AT24C04中，K4是将存储在AT24C04中的数据显示出来。
这个函数没有使用到页写和一些其他的功能，大家可以自己写一个更好的，将存储的字节位置也能够用户定义。
网上有些不错的例子，比如通过每次复位初始化的时候给AT24C04中的一个数据加1来统计单片机复位的次数。
大家可以试着写一下，无非就是对一个存储的数据先读，加1，在写回到原来的存储字节中。
#include
/************************************************************/
sbitLCD1602_RS=P2^7;
sbitLCD1602_RW=P2^6;
sbitLCD1602_E=P2^5;
sbitAT24C04_SCL=P3^7;
sbitAT24C04_SDA=P3^6;
/************************************************************/
unsignedcharx;//用于统计计数，存入
unsignedchartab[]={
"0123456789"
};
/************************************************************/
voiddelayus（unsignedintus）
{
while（us--）;
}
voiddelayms（unsignedintms）
{
unsignedinti;
while（ms--）
{
for（i=0;i<125;i++）
;
}
}
/***
液晶显示程序返回
*********************************************************/
voidLCD_WByte（unsignedchardata1,unsignedchardata2）
{
P0=data2;
LCD1602_RS=data1;//0为指令，1为数据
LCD1602_RW=0;//写入
LCD1602_E=1;//下降沿有效
LCD1602_E=0;
delayus（20）;//执行指令用40us
}
/************************************************************/
voidLCD_chushihua（）
{
LCD_WByte（0,0x38）;
LCD_WByte（0,0x0c）;
LCD_WByte（0,0x06）;
LCD_WByte（0,0x01）;//清屏
delayms
（2）;//等待2毫秒到清屏结束
}
/************************************************************
单个字符显示函数
变量：
x在1602第一行的第x个位置显示
data3需要显示的字符
*************************************************************/
voidLCD_disp（unsignedcharx,unsigneddata3）
{
unsignedcharadd;
add=0x80+x;
LCD_WByte（0,add）;
LCD_WByte（1,*tab+data3）;//使用表格来显示数字字符
}
voidLCD_disps（unsignedchar*dat4）//字符串显示函数
{
unsignedchar*p;
p=dat4;
LCD_WByte（0,0）;//显示的位置为初始坐标
while（*p!
='\0'）
{
LCD_WByte（1,*p++）;
}
}
/*
************************************************************/
voidxianshi（unsignedchardata9）
{
unsignedchari;
i=data9/100;
LCD_disp（10,i）;
i=（data9%100）/10;
LCD_disp（11,i）;
i=data9%10;
LCD_disp（12,i）;
}
/*************************************************************
**************************************************************/
voidI2C_START（）
{
//AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;//这样做有些繁琐，我们可以直接不用
AT24C04_SDA=1;delayus
（1）;//注意先后顺序
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=0;delayus
（1）;//下降沿开始
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
voidI2C_STOP（）
{
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=0;delayus
（1）;
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=1;delayus
（1）;//上升沿停止
}
/*
************************************************************/
voidI2C_Wdata（unsignedchardata4）
{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
temp=data4;
for（i=0;i<8;i++）
{
AT24C04_SCL=0;
temp=temp<<1;//先发送高位
AT24C04_SDA=CY;delayus
（1）;
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
}
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
/*
************************************************************/
unsignedcharI2C_Rdata（）
{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
unsignedchark;
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
AT24C04_SDA=1;//等待24C02发回来的信号
for（i=0;i<8;i++）
{
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
if（AT24C04_SDA==1）
k=1;
else
k=0;
temp=temp<<1;
temp=temp|k;//读数据时高位在前
AT24C04_SCL=0;
}
delayus
（1）;
returntemp;
}
/*
************************************************************/
voidI2C_ACK（）
{
//unsignedchari;
AT24C04_SCL=1;delayus
（1）;
//while（（AT24C04_SDA==1）&&（i<511））
//i++;
AT24C04_SCL=0;delayus
（1）;
}
/***********************************************************
给AT24C04写数据
变量：
data5要写入的地址data6要写入的数据
________________
AT24C04|1|0|1|0|A2|A1|A0|RW|
器件地址￣￣￣￣￣￣￣￣
***********************************************************/
voidI2C_xie（unsignedchardata5,unsignedchardata6）
{
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data5）;
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data6）;
I2C_ACK（）;
I2C_STOP（）;
}
/************************************************************
AT24C04页写函数
变量：
data5页写首地址
data6页写的数据的个数
************************************************************/
/*voidI2C_YExie（unsignedchardata5,unsignedchardata6）
{
unsignedchar*p;
unsignedchari;
unsignedchark;
p=tab;
//unsignedchartab[]={
//"0123456789"
//};
k=data6;
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data5）;
I2C_ACK（）;
for（i=0;i{
I2C_Wdata（*p++）;
I2C_ACK（）;
}
I2C_STOP（）;
}*/
/***********************************************************
读AT24C04中的数据
变量：
data7要读出数据的地址
返回读出的数据data8
************************************************************/
unsignedcharI2C_du（unsignedchardata7）
{
unsignedchardata8;
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa0）;
I2C_ACK（）;
I2C_Wdata（data7）;
I2C_ACK（）;
I2C_START（）;
I2C_Wdata（0xa1）;
I2C_ACK（）;
data8=I2C_Rdata（）;
I2C_STOP（）;
returndata8;
}
/*
按键程序返回
************************************************************/
unsignedcharscan_key（void）
{
unsignedchartemp;
temp=P1;
returntemp;
}
unsignedcharKEY_pad（）
{
unsignedcharkey_val;
key_val=scan_key（）&0xf0;
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