【单片机基础】I2C通信-基于STC89C52RC

news2025/7/6 22:22:46

文章目录

    • 1、IIC总线结构
    • 2、IIC总线传输协议
    • 3、完成工程代码

1、IIC总线结构

  1. IIC总线是philips公司在八十年代初推出的一种串行、半双工总线。主要用于近距离、低速的芯片之间通信；IIC总线有两根双向的信号线，一根数据线SDA用于收发数据一根时钟线SCL用于通信双方时钟同步。
  2. IIC总线硬件简单，成本较低，因此在各个领域得到广泛的应用。
  3. IIC总线是一种多主机总线，连接在IIC总线上的器件分为主机和从机。
  4. 主机有权发起和结束一次通信，而从机只能被主机呼叫。
  5. 当总线上有多个主机同时启用总线时，IIC也具备冲突检测和仲裁的功能防止错误产生。
  6. 每个连接IIC总线上的器件都有一个唯一的地址（7bit），且每个器件都可以作为8. 主机也可以作为从机（同一时刻只能有一个从机），总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作。
  7. IIC总线在通信时总线上发送数据的器件位发送器，接收数据的器件位接收器
  8. 理论上一条IIC总线可以挂载127个从器件（由IIC地址觉定，8位地址减去1位广播位，2^7=128，但是0x00不用所以就是127个器件）

IIC完整通信过程
1、主机发送起始信号启动总线
2、主机发送一个字节数据指明从机地址后续字节传送的方向
3、被寻址的从机发送应答信号回应主机
4、发生器发送一个字节数据
（循环步骤4-5）
n、通信完成后发送停止信号释放总线

IIC总线寻址方式：
IIC总线上发送数据是广义的，既包括地址，又包括真正的数据
主机发送起始信号必须先发送一个字节数据，该数据的高7位为从机地址，最低位表示后续字节传送方向，‘0’表示主机发送数据，‘1’表示主机接收数据
总线上所有的从机接收的该字节数据后都将这7位地址与自己地址进行比较，如果相同，则认为自己被主机寻址，然后根据第八位将自己定义为发生器还是接收器。

2、IIC总线传输协议

  1. 数据位的有效性规定：SCL为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有SCL信号为低电平期间，SDA状态才允许变化。
    请添加图片描述
  2. IIC的起始和终止信号
    -SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平变化表示终止信号。
    起始和停止条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态，在停止条件的某段时间后，总线被认为再次处于空闲状态。
    请添加图片描述
    模拟IIC参考代码
//I2C总线起始信号
void I2cStart(void)
{
	SCL = 1;
	SDA = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
	SDA = 0;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
}

//I2C总线停止信号
void I2cStop(void)
{
	SCL = 0;
	SDA = 0;
	SCL = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
	SDA = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
}
  1. 传输数据
    发送到SDA线上的每个字节必须为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须更上一个响应位。
    请添加图片描述
    主机在发送数据时，都需要读取从机应答位，当从机空闲可以接受该字节数据时，从机发出应答（低电平），当从机正忙于其他工作处理来不及接受时，从机发出非应答（高电平），主机可以通过从机发出的应答位来判断从机是否成功接收数据。
    当主机接收数据接收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号，这个信号是由从机的“非应答”来实现，然后释放SDA线，以允许主机产生终止信号。
  2. 数据帧格式
    在IIC总线上传送数据信号是广义的，既包括地址信号，有包括真实数据。
    在起始信号后必须传送一个从机地址（7位），第八位数数据时传送方向位（R/T），用‘0’表示主机发送数据，‘1’表示主机接收数据。每次数据传送总是由主机产生终止信号。
    若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止，马上再次发送起始信号对另一从机进行寻址。

模拟IIC参考代码

/********************************
 *函数名称：ReadACK(void)
 *函数输入：无
 *函数返回：1非应答，0应答
 *函数说明：I2C总线读从机应答信号
 ********************************/
bit ReadACK(void)
{
	SCL = 0;//拉低时钟总线，允许从机控制SDA
	SCL = 1;//拉高，读SDA
	I2cDelay_5us();
	if(SDA)//非应答
	{
		SCL = 0;
		return(1);//返回1
	}
	else
	{
		SCL = 0;
		return(0);//返回0
	}
}

/***************************************
 *函数名称：SendACK(bit i)
 *函数输入：1主机发送非应答，0发送应答
 *函数返回：无
 *函数说明：主机发送应答信号
 ***************************************/
void SendACK(bit i)
{
	SCL = 0;	//拉低时钟总线，允许主机控制SDA
	if(i)		//发送非应答
		SDA = 1;
	else
		SDA = 0;
	SCL = 1;	//拉高总线，让从机读SDA
	I2cDelay_5us();
	SCL = 0;	//拉低时钟总线，允许SDA释放
	SDA = 1;	//释放数据总线
}

/***************************************
 *函数名称：I2cSendByte(uchar DAT)
 *函数输入：DAT需要发送的数据
 *函数返回：无
 *函数说明：I2C发送一个字节数据
 ***************************************/
void I2cSendByte(uchar DAT)
{
	uchar i;
	for(i=0; i<8; i++)	//分别写8次，每次写1位
	{
		SCL = 0;		//拉低时钟总线，允许SDA变化
		if(DAT & 0x80)	//先写数据最高位
			SDA = 1;  	//写1
		else
			SDA = 0;  	//写0
		SCL = 1;	  	//拉高时钟，让从机读SDA
		DAT <<= 1;	  	//为发送下一位左移1位
	}
	SCL = 0;			//拉低时钟总线，允许SDA释放
	SDA = 1;			//释放数据总线
}


/*====================================
函数	：I2cReadByte()
参数	：无
返回值	：返回读出的一字节数据
描述	：I2C总线读一字节数据
====================================*/
uchar I2cReadByte(void)
{
	uchar i, DAT;
	for(i=0; i<8; i++)//分别读8次，每次读一位
	{
		DAT <<= 1; //数据左移1位，准备接收一位
		SCL = 0;   //拉低时钟总线，允许从机控制SDA变化
		SCL = 1;   //拉高时钟总线，读取SDA上的数据
		if(SDA)
			DAT |= 0X01;//为1则写1，否则不行执行写1，通过左移补0
	}
	return(DAT); //返回读出的数据
}

基于EEPROM向4单元存数据（主机向从机写数据）

/*====================================
函数	：At24c02Read(uchar ADDR)
参数	：ADDR 单元地址	0-255
返回值	：返回指定单元的数据
描述	：读AT24C02指定单元内数据
====================================*/
uchar At24c02Read(uchar ADDR)
{
	uchar DAT;
	I2cStart();//I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cWrite);//发送器件地址加读写方向位
	if(ReadACK())		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	I2cSendByte(ADDR);//I2C发送一个字节
	ReadACK();//读从机应答
	
	
	I2cStart();//再次产生I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cRead);//发送器件地址加读写方向位 读
	if(ReadACK())//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	DAT = I2cReadByte();//读一字节
	SendACK(1);//主机发送非应答
	I2cStop(); //I2C停止信号
	return(DAT);//返回读出数据
			
}

主函数调用情况

	//写数据
	At24c02Write(4,'1');//给第1单元写入数据'1'
	Delay_ms(1);//延时一段时间等待AT24C02处理

运行示波器解码图
请添加图片描述

A0表示AT24C02的硬件地址
EOT表示ASCLL表结束字符，十进制“04”
1表示存储‘1’这个字符

由此可以主机向从机发送数据，格式如下：
请添加图片描述

————————
读出EEPROM代码部分

/*====================================
函数	：At24c02Read(uchar ADDR)
参数	：ADDR 单元地址	0-255
返回值	：返回指定单元的数据
描述	：读AT24C02指定单元内数据
====================================*/
uchar At24c02Read(uchar ADDR)
{
	uchar DAT;
	I2cStart();//I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cWrite);//发送器件地址加读写方向位
	if(ReadACK())		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	I2cSendByte(ADDR);//I2C发送一个字节
	ReadACK();//读从机应答
	
	
	I2cStart();//再次产生I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cRead);//发送器件地址加读写方向位 读
	if(ReadACK())//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	DAT = I2cReadByte();//读一字节
	SendACK(1);//主机发送非应答
	I2cStop(); //I2C停止信号
	return(DAT);//返回读出数据
			
}

主函数调用情况

	//读数据
	ch = At24c02Read(4);//读出第1单元内数据送给显示变量

请添加图片描述

A0表示AT24C02的硬件地址
EOT表示ASCLL表结束字符，十进制“04”
A1表示AT24C02的硬件地址 +1 （读）
1表示读取到的数据

数据格式如下
请添加图片描述

3、完成工程代码

STC89C52RC读取EEPROM向例程串口打印结果
main.c

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "STC89C52RC_I2C.h"

/*数据类型宏定义*/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

/*常用变量宏定义*/
#define At24c02ADDR 	0xa0		//AT24C02硬件地址

/*全局变量定义*/
bit AckFlag;	//应答标志位

void Delay1ms(void)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	i = 2;
	j = 199;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay_ms(uint timer)
{
	uint i;
	for(i=0; i<timer; i++)
		Delay1ms();
}

//使用定时T1工作方式2，波特率9600，晶振11.0592MHZ
//禁止接收，不启动串口中断，波特率不加倍
void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;
    SCON = 0x40;
    TH1 = 0xFD;
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x00;
    TR1 = 1;
}

//向串口发送一个字符
void putchar(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while(!TI);TI = 0;
}

//向串口发送一段字符串
void prints(char *s)
{
	while(*s != '\0')//发送字符串,直到遇到0才结束
	{
		SBUF = *s++;
		while(!TI);
		TI = 0;
	}
}

/*====================================
函数	：At24c02Write(uchar ADDR, DAT)
参数	：ADDR 单元地址0-255，DAT 需要输入的数据0-255
返回值	：无
描述	：At24c02指定单元写入一个字节数据
====================================*/
void At24c02Write(uchar ADDR, DAT)
{
	I2cStart();								//I2C起始信号
	
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cWrite);	//发送器件地址加读写方向位
	if(ReadACK()) 		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	I2cSendByte(ADDR);	//发送储存单元地址字节
	if(ReadACK()) 		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	I2cSendByte(DAT);	//发送一字节数据
	if(ReadACK()) 		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	I2cStop();			//I2C停止信号
}

/*====================================
函数	：At24c02Read(uchar ADDR)
参数	：ADDR 单元地址	0-255
返回值	：返回指定单元的数据
描述	：读AT24C02指定单元内数据
====================================*/
uchar At24c02Read(uchar ADDR)
{
	uchar DAT;
	I2cStart();//I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cWrite);//发送器件地址加读写方向位
	if(ReadACK())		//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	I2cSendByte(ADDR);//I2C发送一个字节
	ReadACK();//读从机应答
	
	
	I2cStart();//再次产生I2C起始信号
	I2cSendByte(At24c02ADDR + I2cRead);//发送器件地址加读写方向位 读
	if(ReadACK())//读从机应答
		AckFlag = 1;	//NOACK
	else
		AckFlag = 0;	//ACK
	
	
	DAT = I2cReadByte();//读一字节
	SendACK(1);//主机发送非应答
	I2cStop(); //I2C停止信号
	return(DAT);//返回读出数据
			
}

void main(void)
{
	char ch;
	
	InitUART();//串口初始化
	prints("OK!\n");//串口初始化完成，向串口发送“OK”字符串
	
	//写数据
//	At24c02Write(4,'1');//给第1单元写入数据'1'
//	Delay_ms(1);//延时一段时间等待AT24C02处理
	
	
	//读数据
	ch = At24c02Read(4);//读出第1单元内数据送给显示变量
	if(AckFlag)//当从机非应答
		P1 = 0;//亮P1所有灯
	else
		P1 = 0XFF;//灭P1所有灯
	
	prints("AT24C02 data:");
	putchar(ch);
	
	while(1);
}

STC89C52RC_I2C.c

#include "STC89C52RC_I2C.h"

/*I2C硬件接口定义*/
sbit SCL = P2^1;		//I2C时钟总线
sbit SDA = P2^0;		//I2C数据总线

/**********************************
89C52RC单片机模拟IIC通信代码
***********************************/

//5us延时函数
void I2cDelay_5us(void)
{
	_nop_();
}

//I2C总线起始信号
void I2cStart(void)
{
	SCL = 1;
	SDA = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
	SDA = 0;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
}

//I2C总线停止信号
void I2cStop(void)
{
	SCL = 0;
	SDA = 0;
	SCL = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
	SDA = 1;
	I2cDelay_5us();//状态保持5us
}

/********************************
 *函数名称：ReadACK(void)
 *函数输入：无
 *函数返回：1非应答，0应答
 *函数说明：I2C总线读从机应答信号
 ********************************/
bit ReadACK(void)
{
	SCL = 0;//拉低时钟总线，允许从机控制SDA
	SCL = 1;//拉高，读SDA
	I2cDelay_5us();
	if(SDA)//非应答
	{
		SCL = 0;
		return(1);//返回1
	}
	else
	{
		SCL = 0;
		return(0);//返回0
	}
}

/***************************************
 *函数名称：SendACK(bit i)
 *函数输入：1主机发送非应答，0发送应答
 *函数返回：无
 *函数说明：主机发送应答信号
 ***************************************/
void SendACK(bit i)
{
	SCL = 0;	//拉低时钟总线，允许主机控制SDA
	if(i)		//发送非应答
		SDA = 1;
	else
		SDA = 0;
	SCL = 1;	//拉高总线，让从机读SDA
	I2cDelay_5us();
	SCL = 0;	//拉低时钟总线，允许SDA释放
	SDA = 1;	//释放数据总线
}

/***************************************
 *函数名称：I2cSendByte(uchar DAT)
 *函数输入：DAT需要发送的数据
 *函数返回：无
 *函数说明：I2C发送一个字节数据
 ***************************************/
void I2cSendByte(uchar DAT)
{
	uchar i;
	for(i=0; i<8; i++)	//分别写8次，每次写1位
	{
		SCL = 0;		//拉低时钟总线，允许SDA变化
		if(DAT & 0x80)	//先写数据最高位
			SDA = 1;  	//写1
		else
			SDA = 0;  	//写0
		SCL = 1;	  	//拉高时钟，让从机读SDA
		DAT <<= 1;	  	//为发送下一位左移1位
	}
	SCL = 0;			//拉低时钟总线，允许SDA释放
	SDA = 1;			//释放数据总线
}


/*====================================
函数	：I2cReadByte()
参数	：无
返回值	：返回读出的一字节数据
描述	：I2C总线读一字节数据
====================================*/
uchar I2cReadByte(void)
{
	uchar i, DAT;
	for(i=0; i<8; i++)//分别读8次，每次读一位
	{
		DAT <<= 1; //数据左移1位，准备接收一位
		SCL = 0;   //拉低时钟总线，允许从机控制SDA变化
		SCL = 1;   //拉高时钟总线，读取SDA上的数据
		if(SDA)
			DAT |= 0X01;//为1则写1，否则不行执行写1，通过左移补0
	}
	return(DAT); //返回读出的数据
}
/*****************************************************************/

STC89C52RC_I2C.h

#ifndef __STC89C52RC_H__
#define __STC89C52RC_H__

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

/*数据类型宏定义*/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

/*I2C常用变量宏定义*/
#define I2cRead 		1			//I2C读方向位
#define I2cWrite 		0			//I2C写方向

//5us延时函数
extern void I2cI2cDelay_5us(void);

//I2C总线起始信号
extern void I2cStart(void);

//I2C总线停止信号
extern void I2cStop(void);

//I2C总线读从机应答信号
extern bit ReadACK(void);

//主机发送应答信号
extern void SendACK(bit i);

//I2C发送一个字节数据
extern void I2cSendByte(uchar DAT);

//I2C总线读一字节数据
extern uchar I2cReadByte(void);

#endif

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Linux系统tcp连接设置

目录net.ipv4.tcp_syn_retriesnet.ipv4.ip_local_port_rangenet.ipv4.tcp_net.core.somaxconnnet.ipv4.tcp_max_syn_backlognet.core.netdev_max_backlognet.ipv4.tcp_synack_retriesnet.ipv4.tcp_abort_on_overflownet.ipv4.tcp_syncookiesnet.ipv4.tcp_fastopennet.ipv4.tcp_…
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兆易创新GD32 （四）FreeRTOS 移植 与 CMSIS OS2

兆易创新GD32 （四）FreeRTOS 移植 与 CMSIS OS2

可以完全参考STM32系列的方法 FreeRTOS 逛网下载 FreeRTOS源码 https://www.freertos.org/a00104.html GitHub地址 https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel 下载后的FreeRTOS-Kernel复制到LIB文件夹下 在KEIL中添加文件&#xff0c;首先是公共部分 添加MDK移植文件CM4F…
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含抽水蓄能电站系统的调峰经济调度研究matlab程序（粒子群算法）

含抽水蓄能电站系统的调峰经济调度研究matlab程序（粒子群算法）

含抽水蓄能电站系统的调峰经济调度研究matlab程序&#xff08;粒子群算法&#xff09; 参考文献&#xff1a;抽水蓄能电站的最佳调度方案研究 调峰电源的优化调度是促进电力系统安全稳定运行&#xff0c;实现可靠供电的要措施。因为目前我国的调峰电源严重不足&#xff0c;尤其…
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【畅购商城】订单模块之收货人列表

【畅购商城】订单模块之收货人列表

目录 构建订单服务&#xff1a;8100 收货人列表 接口 后端实现&#xff1a;JavaBean 后端实现 前端实现 构建订单服务&#xff1a;8100 步骤一&#xff1a;构建项目&#xff0c;changgou4-service-orders 步骤二&#xff1a;修改pom.xml文件&#xff0c;添加依赖 <de…
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Spring核心与设计思想

Spring核心与设计思想

文章目录Spring 是什么&#xff1f;什么是容器&#xff1f;什么是IoC&#xff1f;传统程序开发控制反转式程序开发对比总结规律理解 Spring IoCDI 概念Spring 是什么&#xff1f; 我们通常所说的 Spring 指的是 Spring Framework&#xff08;Spring 框架&#xff09;&#xff…
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ignite集群

ignite集群

ignite集群 基础知识 集群中的结点 Ignite 是一个分布式系统&#xff0c;集群是标配功能。 集群中的 节点&#xff0c;有两类&#xff1a; 服务器结点。具备完全功能的结点。 客户端结点&#xff1a;这个我没有完全理解&#xff0c;但从编程的角度&#xff0c;我初步认为这个…
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Jenkins-CentOS安装jenkins

Jenkins-CentOS安装jenkins

CentOS安装jenkins jenkins适配的jdk版本是17和11 第一步&#xff1a;安装jdk11 &#xff08;1&#xff09;在oracle下载jdk11 jdk-11.0.16.1_linux-x64_bin.tar,放到非root用户的家目录下 &#xff08;2&#xff09;解压&#xff0c;tar -zxvf jdk-11.0.16.1_linux-x64_bin…
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