51单片机 普通IO口模拟IIC(I2C)接口通讯的程序代码

I2C总线是Philips公司提出的一种集成电路IC器件之间相连接的总线协议，其目的是使电子系统（不只 限于单片机系统）各个IC器件之间的连线变得容易。因为使用传统的并行总线在IC器件之间连接，往往会使得IC之间连线较多，显得非常复杂。而I2C总线 则使IC器件之间只需SDA、SCL两条连线就可以传送数据，因而十分方便。由于I2C在印刷体中不容易书写（需要上标），所以实际书写时，还常见到 IIC、I2C等书写方法，本文采用IIC的写法，敬请注意。关于IIC总线的知识，请参阅相关书籍，此处不再做进一步介绍。

下面我们用一个使用IIC总线连接器件的例子来简单说明IIC总线的仿真。

例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一种常用2Kbit（256×8bit）的存储器。编写程序使用AT89C51的IO口模拟实现IIC总线协议进行通信，并向24C02存储器内从字节0到字节FF写入数字0到FF。

51系列单片机本身没有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的单片机往往是高端产品，一方面价格不菲，另一方面我们的系统也没有必要使用之。通常我们就使用软件通过51系列单片机的IO口来模拟实现IIC总线通信。

本例事实上比较简单，但需要对IIC总线时序有较好的理解。源文件如下图所示（采用C51语言编写）：

 


 

在Keil中编辑好源文件以后，接下来就可以建立工程文件并生成相应的源代码了，然后我们来绘制电路图。
此例的电路图极其简单。只需两个IC，即AT89C51和24C02C，和两个上拉电阻，而且上拉电阻还可以省略。至于连接，就更为简单了。最后得到绘制好的电路图如下图所示：

 

绘制好电路图，我们就可以将前面刚刚生成的程序源代码装入单片机了，装入以后，下面我们就可以来进行仿真了。

首先点击仿真按钮，系统没有什么反映，只有高低电平变化的颜色。我们要想查看结果，还要用前文中仿真扩展 RAM存储器的方法，先点击暂停，然后点击“Debug”菜单下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜单来打开U2即EEPROM存储器24C02C的内容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我们就看到了其中的内容，也就是我们仿真程序的结果。如下图所示：

 

从图中我们能清楚地看到我们的仿真结果，程序完全正确地执行了我们的命令。

当然，如果你过早地点击了暂停按钮，那么你得到的结果可能和上图略有不同，那可能是因为程序尚未执行完毕。此时你可以继续点击运行按钮，或者点击单步按钮来仔细查看程序执行过程中24C02C存储器内容的改变情况。


完整代码如下:

• /*----------------------------------------------------------------

• Acess the eeprom--24c04

• ----------------------------------------------------------------*/

• #include <intrins.h>

• #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;

• /*发送完一个字节后检验设备的应答信号*/

• 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

  ARM单片机采用了新型的32位ARM核处理器，使其在指令系统，总线结构，调试技术，功耗以及性价比等方面都超过了传统的51系列单片机，同时ARM单片机在芯片内部集成了大量的片内外设，所以功能和可靠性都大大提高。具有统一和固定长度的指令域，使指令集和指令译码都大大简化。具有一个大而统一的寄存器文件，大多数数据操作都在寄存器中完成，使指令执行速度更快。采用加载/存储结构，使数据处理时只对寄存器操作，而不直接对存储器操作。

• //----------------------------------------------------------------

• 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<num; 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<num; 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();

• }