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AT24C04的原理与应用

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4.2 I2C器件AT24C04的原理与应用

I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线产生于上世纪80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。

I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

4.2.21 I2C总线的构成和信号类型

一、I2C总线的构成

I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps，采用7位寻址，但是由于数据传输速率和应用功能的迅速增加，I2C总线也增强为快速模式（400Kbits/s）和10位寻址以满足更高速度和更大寻址空间的需求。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址。

在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

二、I2C总线的信号类型

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：起始信号、终止信号和应答信号。

起始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

终止信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。如下图3-2-1所示

图4-2-1 I2C总线开始和结束信号定义

应答信号是接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。如下图4-2-2所示

图4-2-2 I2C总线应答信号定义

三、数据位的有效性规定

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。如下图4-2-3所示

图4-2-3 数据的传送过程

四、I2C总线上一次典型的工作流程

1．开始，发送开始信号，表明传输开始。

2．发送地址，主设备发送地址信息，包含7位的从设备地址和1位的指示位（表明读或者写，即数据流的方向）。

3．发送数据，根据指示位，数据在主设备和从设备之间传输。数据一般以8位传输，最重要的位放在前面；具体能传输多少量的数据并没有限制。接收器上用一位的ACK（应答信号）表明每一个字节都收到了。传输可以被终止和重新开始。

4．停止，发送停止信号，结束传输。

目前有很多半导体集成电路上都集成了I2C接口。带有I2C接口的单片机有：CYGNAL的C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外围器件如存储器、监控芯片等也提供I2C接口。

4.2.2 I2C总线接口电路

通过线“与”，I2C总线的外围扩展示意图如下图4-2-4所示，它给出了单片机应用系统中最常使用的I2C总线外围通用器件。

图4-2-4 I2C总线接口

4.2.3 I2C总线的传输协议与数据传送 I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。如下图4-2-5所示

图4-2-5 串行总线上的数据传送顺序

一、控制字节

在起始条件之后，必须是从器件的控制字节，其中高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，EEPROM一般应为1010），接着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。从器件的控制字节如下图4-2-6所示

图4-2-6 从器件的控制字节

二、写操作

写操作分为字节写和页面写两种，在页面写方式下要根据芯片的一次装载的字节不同而有所不同。关于页面写的地址、应答和数据传送的时序如下图3-2-8所示。灰色部分由80C51发送，白色部分由24CXX发送。

S SLAw A SADR A data1 A data2 A … dataN A P

三、读操作

读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。下图4-2-8给出的是顺序读的时序图。应当注意的是：最后一个读操作的第9个时钟周期不是“不关心”。为了结束读操作，主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平、然后发出停止条件。

读出操作写入读出单元子地址SLAwSASADRASLARAdata1Adata2APSdataNP…/A

图3-2-7 顺序读时序图

主机可以采用不带I2C总线接口的单片机，如AT89C51、AT89C2051等单片机，利用软件实现I2C总线的数据传送，即软件与硬件结合的信号模拟。

一、典型信号模拟时序图

为了保证数据传送的可靠性，标准的I2C总线的数据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终止信号、发送“0”及发送“1”的模拟时序如下图4-2-8所示：

图4-2-8 典型信号模拟时序图

二、应用实例

本案例实现AT89C51对AT24C04进行单字节的读写操作。AT24C04是ATMEL公司的CMOS结构4096位（512Byte×8位）串行EEPROM，16字节页面写。与STC89C51单片机的接口如下图4-2-9所示。图中AT24C04的地址为0，SDA是漏极开路输出，接STC89C51的P17脚，上拉电阻的选择可参考AT24C04的数据手册，SCL是时钟端口，接STC89C51的P11脚。下面是通过I2C接口对AT24C04进行单字节读写操作的例程。

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.62345678P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8RESETXTAL2XTAL1EAALEPSEN39383736353433323130292827262524232221P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617P1.7119189C1 30PC2 30PCY 12MHzR1 1KC3 10μIC STC89C51VCCA0A1A2GNDSDAVCCSCL8AT24C04WP7651234VCCSDASCLSDASCL

图4-2-9 AT24C04和51单片机接口示意图

以下为C语言写的软件模拟I2C总线的数据传送读写程序，I2C芯片为AT24C04。单片机对AT24C04进行单字节的读写操作。

/*********************************************************************/

// 程序说明：用软件模拟I2C芯片AT24C04单字节的读写程序，地址为0。

// 功能是把数据0xc0存储到地址5中，

// 然后读出并通过P0口驱动LED显示

/*********************************************************************/

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define nop _nop_()

sbit sda=P1^7; //SDA和单片机的P17脚相连 sbit scl=P1^1; //SCL和单片机的P11脚相连

//定义ACC的位，利用ACC操作速度最快

sbit a0=ACC^0;

sbit a1=ACC^1;

sbit a2=ACC^2;

sbit a3=ACC^3;

sbit a4=ACC^4;

sbit a5=ACC^5;

sbit a6=ACC^6;

sbit a7=ACC^7;

//开始函数

void start()

{

sda=1;

nop;

scl=1;

nop;

sda=0;

nop;

scl=0;

nop;

}

//停止函数

void stop()

{

sda=0;

nop;

scl=1;

nop;

sda=1;

nop;

}

//响应函数

void ack()

{

uchar i;

scl=1;

nop;

while((sda==1) && (i<250))i++;

scl=0;

nop;

}

//写一个字节函数

void write_byte(uchar dd)

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(完整word版)AT24Cxx中文数据手册

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AT24C01A/02/04/08A/16A提供1024/2048/4096/8192/16384个连续的可擦除的位,以及由每8位组成一个字节的可编程只读存储器（EEPROM）,其分别提供128/256/512/1024/2048个字节.该设备适用在许多低功耗和低电压操作的工业和商业应用中。

1 引脚描述

1.1 串行时钟（SCL）

SCL输入用于正向输出边缘时钟信号到每个EEPROM设备，以及每个设备输出的反向边缘时钟数据。

1.2 串行数据(SDA)

SDA引脚是用于串行数据双向传输。该引脚为开漏输出，同时可以与其他开漏极或集电极开路器件进行线或.

1.3 设备/页地址（A2,A1，A0）

对于AT24C01A和AT24C02,A2、A1和A0引脚是配置器件的硬件地址输入。一根总线上可以连接多达八个1K / 2K的设备（器件寻址部分详细讨论了器件寻址）.

AT24C04使用A2和A1引脚作为硬件地址输入，在一根总线上有4个4K 的设备可用来寻址。A0引脚没有连接。

AT24C08A只使用A2引脚作为硬件地址输入,在一根总线上有2个8K 的设备可用来寻址.A0和A1引脚没有连接。

AT24C16A不使用设备地址引脚,这限制了一根总线上只能挂一个设备。A0、A1和A2引脚没有连接。

1.4 写保护(WP）

AT24C01A / 02 / 04 / 08A/ 16A有一个写保护引脚，提供硬件数据保护。写保护引脚允许正常读/写操作时连接到GND。当写保护引脚连接到VCC,写保护功能启用和操作如下表所示.

(完整word版)AT24Cxx中文数据手册

2 设备操作

2.1 时钟和数据转换

SDA引脚通常情况下拉高.SDA引脚上的数据只能在SCL低时间段内更改,而启动条件或停止条件在SCL为高时进行。

2.2 启动条件

在任何其他指令之前，SDA由高变为低，且SCL为高。

单片机STC12C5A60S2控制AT24C04的程序(C语言)

单片机STC12C5A60S2控制AT24C04的程序(C语言)

单片机STC12C5A60S2控制AT24C04的程序（C语言）

/**************************************

主芯片 : STC12C5A60S2 (1T) 工作频率: 12.000MHz **************************************/ #include "REG51.H" #include

"INTRINS.H"

typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned short WORD; sbit SCL = P3󰀀; //AT24C04的时钟 sbit SDA = P3󰀀; //AT24C04的数据 BYTE BUF[16]; //数据缓存区 BYTE code TESTDATA[] = { 0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77, 0x88,0x99,0xAA,0xBB,0xCC,0xDD,0xEE,0xFF }; void Delay5us(); void Delay5ms(); void AT24C04_Start(); void AT24C04_Stop(); void AT24C04_SenDACK(bit ack); bit AT24C04_RecvACK(); void

AT24C04_SendByte(BYTE dat); BYTE AT24C04_RecvByte(); void AT24C04_ReadPage(); void AT24C04_WritePage(); void main() { AT24C04_WritePage(); Delay5ms(); AT24C04_ReadPage(); while (1); } /************************************** 向AT24C04写1页(16字节)数据 将TESTDATA开始的16个测试数据写如设备的00~0F地址中 **************************************/ void AT24C04_WritePage() { BYTE i;

串行i2c总线e2prom at24cxxx的应用.

串行i2c总线e2prom at24cxxx的应用.

9.串行I2C总线E2PROM AT24CXXX的应用

这一篇介绍I2C存储器的使用。主要是介绍AT24CXX系列器件，它分为两类，主要是通过被存储容量地址来分的，一类是AT24C02－AT24C16，它的存储容量从256字节到2048字节。另一类是AT24C32－AT24C1024，容量从4K－128K。（理论上好像可以达到最高512K字节容量，但现在网上最高也就能看到AT24C1024也就是128K字节容量）

原理：

I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。

I2C总线接口电路结构如图所示。

SDA和SCL均为双向I/O线，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高电平。连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能。I2C总线的数据传送速率在标准工作方式下为100kbit/s，在快速方式下，最高传送速率可达400kbit/s。

在I2C总线技术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如图所示。当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号；当SCL线为高电平时，SDA线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号。开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空闲的。

I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的，其中4－7位为器件码，如1010就是代表串行E2PROM器件。1－3位为存储器的片选地址或存储器内的块地址码，如何区分？后面再做详细说明，第8位为方向位(R/W)。方向位为“0”表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位(R/W)确定。

EEPROM I2C操作说明知识讲解

EEPROM I2C操作说明知识讲解

EEPROM I2C操作说明 精品文档

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 I2C协议

2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。

SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。

支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。

总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0.

系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。

1.1 I2C位传输

数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；

若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）

数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit

1.2 I2C开始和结束信号

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。 精品文档

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

1.3 I2C应答信号

Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。

即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低。

若没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：

1.4 I2C写流程

写寄存器的标准流程为： 精品文档

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 1. Master发起START

2. Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK

3. Slave发送ACK

4. Master发送reg addr（8bit），等待ACK

5. Slave发送ACK

6. Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK