關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；I2C總線； E2PROM　

1　I2C總線簡(jiǎn)介

　　I2C總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，只有二根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。在
I2C總線上傳送的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)由八位組成�？偩�對(duì)每次傳送的字節(jié)數(shù)沒(méi)有限制，但每個(gè)字節(jié)后必須跟一位應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳送首先傳送最高位(MSB)，數(shù)據(jù)傳送按圖1所示格式進(jìn)行。首先由主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)“S”(SDA在SCL高電平期間由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，然后由主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。啟動(dòng)信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)具有特殊含義：高七位是從機(jī)的地址，第八位是傳送方向位，0表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)(寫(xiě))，1表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)(讀)。被尋址到的從機(jī)設(shè)備按傳送方向位設(shè)置為對(duì)應(yīng)工作方式。標(biāo)準(zhǔn)I2C總線的設(shè)備都有一個(gè)七位地址，所有連接在I2C總線上的設(shè)備都接收啟動(dòng)信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)，并將接收到的地址與自己的地址進(jìn)行比較，如果地址相符則為主機(jī)要尋訪的從機(jī)，應(yīng)在第九位答時(shí)鐘脈沖時(shí)向SDA線送出低電平作為應(yīng)答。除了第一字節(jié)是通用呼叫地址或十位從機(jī)地址之外(詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)［1］)，第二字節(jié)開(kāi)始即數(shù)據(jù)字節(jié)。數(shù)據(jù)傳送完畢，由主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)“P”(SDA在SCL高電平期間由低電平跳變?yōu)楦唠娖?。

　　AT24C系列串行E2PROM具有I2C總線接口功能，功耗小，寬電源電壓(根據(jù)不同型號(hào)2.5V～6.0V)，工作電流約為3mA，靜態(tài)電流隨電源電壓不同為30μA～110μA，存儲(chǔ)容量見(jiàn)表1。

　　(1) AT24C系列 E2PROM接口及地址選擇

　　由于I2C總線可掛接多個(gè)串行接口器件，在I2C總線中每個(gè)器件應(yīng)有唯一的器件地址，按I2C總線規(guī)則，器件地址為7位數(shù)據(jù)(即一個(gè)I2C總線系統(tǒng)中理論上可掛接128個(gè)不同地址的器件)，它和1位數(shù)據(jù)方向位構(gòu)成一個(gè)器件尋址字節(jié)，最低位D0為方向位(讀/寫(xiě))。器件尋址字節(jié)中的最高4位(D7～D4)為器件型號(hào)地址，不同的I2C總線接口器件的型號(hào)地址是廠家給定的，如AT24C系列E2PROM的型號(hào)地址皆為1010，器件地址中的低3位為引腳地址A2A1A0，對(duì)應(yīng)器件尋址字節(jié)中的D3、D2、D1位，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)由連接的引腳電平給定。

　　對(duì)于E2PROM的片內(nèi)地址，容量小于256字節(jié)的芯片(AT24C01/02)，8位片內(nèi)尋址(A0～A7)即可滿足要求。然而對(duì)于容量大于256字節(jié)的芯片，則8位片內(nèi)尋址范圍不夠，如AT24C16，相應(yīng)的尋址位數(shù)應(yīng)為11位(211=2048)。若以256字節(jié)為1頁(yè)，則多于8位的尋址視為頁(yè)面尋址。在AT24C系列中對(duì)頁(yè)面尋址位采取占用器件引腳地址(A2、A1、A0)的辦法，如AT24C16將A2、A1、A0作為頁(yè)地址。凡在系統(tǒng)中引腳地址用作頁(yè)地址后，該引腳在電路中不得使用，作懸空處理。AT24C系列串行E2PROM的器件地址尋址字節(jié)如表1所示，表中P0P1P2表示頁(yè)面尋址位。

　　(2)　AT24C系列 E2PROM讀寫(xiě)操作

　　對(duì)AT24C系列 E2PROM的讀寫(xiě)操作完全遵守I2C總線的主收從發(fā)和主發(fā)從收的規(guī)則。

　　連續(xù)寫(xiě)操作　連續(xù)寫(xiě)操作是對(duì)E2PROM連續(xù)裝載n個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入操作，n隨型號(hào)不同而不同，一次可裝載字節(jié)數(shù)見(jiàn)表1。SDA線上連續(xù)寫(xiě)操作數(shù)據(jù)狀態(tài)如圖2。

器件地址(寫(xiě)) 片內(nèi)地址 　　　≤ n個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)

圖2　 SDA線連續(xù)寫(xiě)操作數(shù)據(jù)狀態(tài)

　　AT24C系列片內(nèi)地址在接收到每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)地址后自動(dòng)加1，故裝載一頁(yè)以?xún)?nèi)規(guī)定數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，只須輸入首地址，若裝載字節(jié)多于規(guī)定的最多字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)地址將“上卷”，前面的數(shù)據(jù)被覆蓋。

　　連續(xù)讀操作　連續(xù)讀操作時(shí)為了指定首地址，需要兩個(gè)偽字節(jié)寫(xiě)來(lái)給定器件地址和片內(nèi)地址，重復(fù)一次啟動(dòng)信號(hào)和器件地址(讀)，就可讀出該地址的數(shù)據(jù)。由于偽字節(jié)寫(xiě)中并未執(zhí)行寫(xiě)操作，地址沒(méi)有加1。以后每讀取一個(gè)字節(jié)，地址自動(dòng)加1。
在讀操作中接收器接收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后不返回肯定應(yīng)答(保持SDA高電平)隨后發(fā)停止信號(hào)。連續(xù)讀操作SDA上數(shù)據(jù)狀態(tài)如圖3。

器件尋址(寫(xiě)) 片內(nèi)地址　　 器件尋址(讀)讀出數(shù)據(jù)

圖3　SDA線連續(xù)讀操作數(shù)據(jù)狀態(tài)

3　8031單片機(jī)與AT24C系列 E2PROM通訊的硬軟件實(shí)現(xiàn)

　　(1)硬件電路

　　圖4是用8031P1口模擬I2C總線與E2PROM連接電路圖（以AT24C16為例），由于AT24C16是漏極開(kāi)路，圖中R1、R2為上拉電阻(5.1k)。A0～A2地址引腳、TEST測(cè)試腳均懸空。

圖4　8031P1口與E2PROM連接電路圖

　　(2)軟件實(shí)現(xiàn)

　　由前述分析和圖4的硬件電路，我們編制了E2PROM的讀寫(xiě)子程序。兩者的主要區(qū)別在于讀子程序需發(fā)器件地址(寫(xiě))和片內(nèi)地址作為偽字節(jié)，之后再發(fā)一次開(kāi)始信號(hào)和器件地址(讀命令)。

　　讀寫(xiě)子程序如下：

;寫(xiě)串行E2PROM子程序EEPW

; (R3)=器件地址

; (R4)=片內(nèi)字節(jié)地址

; (R1)=欲寫(xiě)數(shù)據(jù)存放地址指針

; (R7)=連續(xù)寫(xiě)字節(jié)數(shù)n

EEPW: MOV　P1,#0FFH

　　CLR　　P1.0　　;發(fā)開(kāi)始信號(hào)

　　MOV　　A,R3　　;送器件地址

　　ACALL　 SUBS

　　MOV　　A,R4　　;送片內(nèi)字節(jié)地址

　　ACALL　SUBS

AGAIN: MOV　A,@R1

　　ACALL SUBS　;調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序INC　 　R1

　　DJNZ　　R7,AGAIN;連續(xù)寫(xiě)n個(gè)字節(jié)

　　CLR 　 　P1.0　　;SDA置0, 準(zhǔn)備送停止信號(hào)

　　ACALL　DELAY ;延時(shí)以滿足傳輸速率要求

　　SETB 　 P1.1　 ;發(fā)停止信號(hào)

　　ACALL　DELAY

　　SETB 　 P1.0

　　RET

SUBS: MOV　R0,#08H ;發(fā)送單字節(jié)子程序

LOOP: CLR　P1.1

　　RLC　　A

　　MOV　　P1.0,C

　　NOP

　　SETB　P1.1

　　ACALL DELAY

　　DJNZ　R0,LOOP ;循環(huán)8次送8個(gè)bit

　　CLR　　P1.1

　　ACALL DELAY

　　SETB　P1.1

REP: MOV　C,P1.0

　　JC　　REP　　;判應(yīng)答到否，未到則等待

　　CLR　 P1.1

　　RET

DELAY: NOP

　　NOP

　　RET

;讀串行E2PROM子程序EEPR

;(R1)=欲讀數(shù)據(jù)存放地址指針

;(R3)=器件地址

;(R4)=片內(nèi)字節(jié)地址

;(R7)=連續(xù)讀字節(jié)數(shù)

EEPR: MOV　P1,#0FFH

　　CLR　　P1.0　　;發(fā)開(kāi)始信號(hào)

　　MOV　　A,R3　　;送器件地址

　　ACALL SUBS　　 ;調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序

　　MOV　A,R4　　　;送片內(nèi)字節(jié)地址

　　ACALL SUBS

　　MOV　P1,#0FFH

　　CLR　P1.0　　　;再發(fā)開(kāi)始信號(hào)

　　MOV　A,R3

　　SETB　ACC.0　　;發(fā)讀命令

　　ACALL SUBS

MORE: ACALL SUBR

　　MOV　@R1,A

　　INC　R1

　　DJNZ R7,MORE

　　CLR　P1.0

　　ACALL DELAY

　　SETB P1.1

　　ACALL DELAY

　　SETB　P1.0 ;送停止信號(hào)

　　RET

SUBR: MOV　 R0,#08H ;接受單字節(jié)子程序

LOOP2: SETB　 P1.1

　　ACALL DELAY

　　MOV　C,P1.0

　　RLC　A

　　CLR　P1.1

　　ACALL DELAY

　　DJNZ R0,LOOP2

　　CJNE R7,#01H,LOW

　　SETB P1.0　　;若是最后一個(gè)字節(jié)置A=1

　　AJMP SETOK

LOW: CLR　P1.0　　;否則置A=0

SETOK: ACALL DELAY

　　SETB　 P1.1

　　ACALL DELAY

　　CLR　　P1.1

　　ACALL DELAY

　　SETB　P1.0　　;應(yīng)答畢,SDA置1

　　RET

　　程序中多處調(diào)用了DELAY子程序(僅兩條NOP指令)，這是為了滿足I2C總線上數(shù)據(jù)傳送速率的要求，只有當(dāng)SDA數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來(lái)之后才能進(jìn)行讀寫(xiě)(即SCL線發(fā)出正脈沖)。另外，在讀最后一數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，置應(yīng)答信號(hào)為“1”，表示讀操作即將完成。

小結(jié)

　　在測(cè)量?jī)x器中使用E2PROM保存數(shù)據(jù)，這是儀器具有校準(zhǔn)、標(biāo)定功能的基本條件。8031單片機(jī)與串行E2PROM的結(jié)合滿足了這一要求，這種方法電路簡(jiǎn)單、編程方便。E2PROM讀寫(xiě)數(shù)據(jù)安全可靠保證了在測(cè)量過(guò)程中數(shù)據(jù)穩(wěn)定。我們?cè)谘兄茢?shù)種測(cè)量?jī)x器中均使用此法，效果很好。