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基于I_2C总线的EEPROM与单片机接口技术

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第15卷　第2期 重　庆　工　学　院　学　报 2001年4月Vol.15　No.2 Journal of Chongqing Institute of T echnology Apr.2001 文章编号:1006—401X (2001)02—0028—04基于I 2C 总线的EEPROM 与单片机接口技术Ξ杨正进1,王玉霞2(1.重庆大学自动化学院智能自动化研究所,重庆　400030;2.重庆金美通信有限责任公司,重庆　400000)摘要:介绍了基于I 2C 总线的串行EEPROM 与单片机的接口应用,举例说明两个主器件之间通信可用的最简便方法,提出实际应用中应注意的问题和解决办法,并给出了程序清单。

关键词:I 2C 总线;单片机;EEPROM中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 一般的控制系统通常包括至少一个微控制器及其外设,如存储器和I/O 设备,而通常并不需要很高的速度。

不同器件之间采用I 2C 总线互联,极大地方便了系统设计者,使之无须设计总线接口,并且从系统中去掉或增加集成电路不会影响总线上的其它集成电路芯片。

I 2C 总线即Inter IC BUS ,为芯片间串行总线,便于用户实现标准化、系列化设计。

I 2C 总线有如下特点:(1)　只有两根线:串行数据线S DA 和串行时钟线SC L ;(2)　连接在总线上的器件可由软件寻址,其地址唯一;(3)　串行、8比特双向数据传输;(4)　允许同一总线上有多个主器件。

I 2C 总线上的器件,不管是微控制器,还是存储器,根据功能,都可以作为接收器或发送器。

例如,LC D 驱动器是接收器,而存储器则既可作发送器,又可作接收器。

此外,发起数据传输的一方为主器件,其它则看作从器件。

由主器件产生时钟和开始信号。

近年来EEPROM 伴随单片机芯片间总线得到了极大的发展。

I 2C 总线的典型应用是单片机与带有I 2C 接口的串行EEPROM 器件互联,在智能控制及仪表中广泛用于常数、重要参数、系数的存放。

目前具有I 2C 总线接口的单片机有8XC550、8XC552、8XC652、8XC654、8XC751、8XC752,Philip 公司的M AB8420,SCC83C351等,M OT ORO LA 也在68HC05系列的某些单片机中配置了I 2C 总线。

对于原来没有I 2C 总线的单片机如8031等,可以采用I 2C 总线接口扩展器件PC D8584扩展出I 2C 总线接口。

EEPROM 可选用AT ME L 公司的AT 24C16。

它是16384比特的串行2总线EEPROM ,遵从I 2C 协议。

该片功耗低、性能可靠,写入次数可达百万次,数据保存时间100年,工作电压范围很宽。

为了能在常用的MCS51单片机系统中应用串行EEPROM ,下面以MCS51单片机与AT 24C16的接口应用为例。

接口如下:图1　MCS51与AT 24C16接口图图中SC L 为串行时钟,S DA 为串行数据,二者均须经上拉电阻接至正电源,通过MCS51的P1口高两位与单片机接口。

A0～A2为芯片地址引脚,对于AT 24C16为空脚。

WP 为写保护引脚,若接地,则芯片可正常写入,若接Vcc ,则存储空间的高半部分为写保护区。

连接到总线上的器件的输出级必须为“开漏”或“开集”的形式,以便完成“线与”功能。

单片机作为主器件,EEPROM 作为从器件。

单片机与EEPROM 的通信由开始条件(ST ART )指示。

S DA 线上的数据只有当SC L 为低电平时才能改变,当SC L 为高电平时,S DA 的状态用于指示开始和停止条件:当SC L 为高时,S DA 由高到低跳变指示开始条件。

在开始条件之前,从器件不会响应任何命令;当SC L 为高时,S DA 由低到高跳变指示停止条件(ST OP ),用于结束一次通信,也用于使EEP 2ROM 进入等待状态。

确认(ACK )用于指示数据发送成功。

发送方发送了8比特数据后,在第9个时钟周期,被寻址Ξ收稿日期:2000-11-08作者简介:杨正进(19712),男(汉族),四川人,硕士,主要从事模式识别与智能控制.的接收方将S DA 置低作为应答,表示其收到了8比特数据。

开始条件产生后,主器件必须输出它要寻址的从器件的地址:其中,T 3～T 0为设备类型码,对于EEPROM ,固定为1010。

A2～A0对于AT 24C16为页地址。

R/W 用于指示主器件对从器件进行读操作还是写操作。

R/W 位为1,表示读,为0表示写。

对EEPROM 的操作如下:写操作:微控制器对EEPROM 写入数据,可有两种方式———字节写和页写。

字节写用于向EEPROM 任一地址写入一个字节数据。

当微控制器发出一个字节数据且收到EEPROM 的确认后,就产生停止条件,终止此次操作。

页写用于向EEPROM 写入16个字节。

注意,对于不同型号的EEPROM ,页写的字节数是不同的。

EEPROM 每收到一个字节,内部将数据地址低4位加1,以便接收下一个字节,并进行确认,微控制器收到确认后,继续发下一个字节,发完16个字节后,产生停止条件。

由于数据地址的高4位不会被内部自加,若微控制器发完16个字节后,未产生停止条件,而是继续发送数据,则内部数据地址计数器“卷回”当前页的开始处,本页开始的数据会被覆盖。

写操作流程如下(以字节写为例):图2　字节写操作流程读操作:用于微控制器从EEPROM 读取数据。

读操作的发起与写操作类似,但从地址的R/W 位不同。

读操作有3种方式:当前地址读、任意地址读、连续读。

当前地址读用于主器件读取EEPROM 当前地址的1字节数据。

EEPROM 内部的数据地址计数器当上一次访问结束后,加1,即指向下一个要访问的字节。

当接收到微控制器的读命令后,确认并发送当前地址的8比特数据。

微控制器收到后不作应答,而是直接产生停止条件。

任意地址读用于主器件读取EEPROM 任一地址的数据。

在读之前,微控制器必须先进行一次“空写”操作,即给出开始条件和从地址,并给出所读单元的字地址。

收到应答后,微控制器立即给出开始条件和R/W 位为1的从地址。

EEPROM 收到后,会作出确认并将所读单元的数据传来。

微控制器不作应答,而是产生停止条件来结束传输。

连续读可由当前地址读或者任意地址读启动。

读第一个字节的操作与前两种方式相同,不同的是此时微控制器会作出应答,表示还要接收数据,EEPROM 收到应答后,继续输出数据,此后,每收到一次应答就会输出一个数据,直到微控制器不作应答或产生停止条件为止。

读操作流程图如下:(以连续读为例,由当前地址读开始)图3　连续读操作流程 由于MCS51无I 2C 接口,故用软件模拟。

方法如下:开始条件:实际应用时,为了保证数据读写可靠,应考虑各信号跃变沿之间应有一定延时,可根据I 2C 总线规范并通过实验来确定所需延时。

模拟完I 2C 总线接口硬件时序,就可92杨正进　王玉霞:基于I 2C 总线的EEPROM 与单片机接口技术以根据前面讨论的流程来设计软件了。

下面给出向AT24C16进行字节写的源程序清单(向AT24C16的00H单元写入数据): SC L E QU P1.6S DA E QU P1.7ORG0000HLC A LL I NITLC A LL ST ARTM OV A,#A0H;写入器件地址A0HLC A LL WRITE　BY TEM OV A,#数据;写入数据LC A LL WRITE　BY TELC A LL ST OPE NDI NIT:C LR SC L;I2C总线初始化LC A LL ST OPST ART:SET B SC L;产生开始条件NOPC LR S DANOPC LR SC LNOPRETST OP:C LR S DA;产生停止条件NOP;延时SET B SC LNOPSET B S DAC LR SC LNOPRETWRITE　BY T:M OV RO,#8;设循环变量WRITE　BIT:C LR SC LR LC AM OV S DA,CSET B SC LD JNZ RO,WRITE　BIT;循环写入8位C LR SC LNOPSET B SC LNOPJB S DA, ;等待EEPROM应答C LR SC LNOPRETI2C总线上可以有多个主器件。

如下图,有两个微控制器的I2C总线配置:图4　有两个微控制器的系统配置示意图A假定微控制器A想向微控制器B发送信息。

此时,可将A作为主器件,寻址从器件B,然后A发送,B接收,A 结束传输。

这里A是主发送器,B是从接收器。

若A想从B接收信息,则需A寻址B,B发送信息,A接收信息,并结束传输。

这里A是主接收器,B是从发送器。

可以看出,当两个微控制器想通过I2C总线通信时,其时序配合是比较复杂的。

若系统信息交换量不太大,速度不太高,则可采用另一种方案,即双方通过分时对EEPROM的特定区域进行读写以交换信息。

事先双方定义了一些协议,例如,规定某个区域作为某个特定的命令区。

用其中一个微控制器的某两个I/O引脚作为控制线,由软件控制避免两个主器件同时读写EEPROM。

例如,用CPU1的P1.0和P1. 1,当CPU1想向CPU2发命令时,向EEPROM的某一区域写入命令码,写完后,使P1.0为高,通知CPU2从EEPROM 读出命令。

当CPU2读完命令后,欲作出响应,则它会在EEPROM的特定区域写入响应码,写完后,使P1.1为高,通知CPU1可以对EEPROM操作,这样处理问题更简便。

示意图如下:图5　有两个微控制器的系统配置示意图BAT ME L公司系列串行EEPROM还有AT24C02/04/08/ 32/64/128/256/512等存储容量不同的EEPROM,其中,大部分型号可用A0、A1、A2引脚进行片选,即在同一I2C总线上可带4至8个相同型号的EEPROM器件。

此外,也可选用其它公司的类似芯片,如FAI LCHI LD公司的NM24C16/32等,使用方法大同小异。

实际应用中,对EEPROM器件的写入需要一定的写入时间(约10ms),除页写外,不能连续写入多个字节。

另外,由于EEPROM有一定寿命,如NM24C16可写入百万次,一般情况下足够,但对于一些特殊应用,可通过有规律地改变数据写入地址的方法来延长其寿命。

03重庆工学院学报I 2C Bus -based I nterface Technology of MCU and EEPROMY ANG Zheng -jin 1,WANG Y u -xia 2(1.Intelligent Automation Research Institute ,Automation C ollege ,Chongqing University ,Chongqing 400030,China ;2.Chongqing Jinmei C ommunication -Liability C om pany Ltd ,Chongqing 400000,China )Abstract :This paper introduces the application of I2C bus -based interfaces between MC U and EEPROM ,describes the m ost convenient methods of communication between tw o master devices via examples ,puts forward the problems existing in practical application and their res olutions ,and gives the program list.K ey w ords :I 2C bus ;MC U ;EEPROM(责任编辑　许洪斌)(上接第24页) break ; } }　}E A =1;return biao =0;}5　结束语由于单片机的在系统可编程在单片机的开发上可以大大的方便开发者,特别是大型系统的开发调试上有很大的使用价值,因而推广此方法有很重要的意义。

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实验八 51系列单片机IIC

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8.3 I2C总线器件的寻址方式
I2C总线上的所有器件连接在一个公共的总线上，因此，主器件在进行数据传输前选择需要通信的从器件，即进行总线寻址。 I2C总线上所有外围器件都需要有惟一的地址，由器件地址和引脚地址两部分组成，共7位。器件地址是I2C器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定，不可更改。引脚地址是由I2C总线外围器件的地址引脚（A2，A1，A0）决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。引脚地址数也决定了同一种器件可接入总线的最大数目。 地址位与一个方向位共同构成I2C总线器件寻址字节。寻址字节的格式如表所示。方向位（R/）规定了总线上的主器件与外围器件（从器件）的数据传输送方向。当方向位R/=1，表示主器件读取从器件中的数据；R/=0，表示主器件向从器件发送数据。
从地址中读取一个字节的数据
INT8U read_random(INT8U RomAddress) { INT8U Read_data; I_Start(); I_Write8Bit(WriteDeviceAddress); I_TestAck(); I_Write8Bit(RomAddress); I_TestAck(); I_Start(); I_Write8Bit(ReadDeviceAddress); I_TestAck(); Read_data=I_Read8Bit(); I_NoAck(); I_Stop(); return (Read_data); }
8.4.1 串行EEPROM存储器简介
串行EEPROM存储器是一种采用串行总线的存储器，这类存储器具有体积小、功耗低、允许工作电压范围宽等特点。目前，单片机系统中使用较多的EEPROM芯片是24系列串行EEPROM。其具有型号多、容量大、支持I2C总线协议、占用单片机I/O端口少，芯片扩展方便、读写简单等优点。 目前，Atmel、MicroChip、National等公司均提供各种型号的I2C总线接口的串行EEPROM存储器。下面以Atmel公司的产品为例进行介绍。 AT24C01/02/04/08系列是Atmel公司典型的I2C串行总线的EEPROM。这里以AT24C08为例介绍。AT24C08具有1024×8位的存储容量，工作于从器件模式，可重复擦写100万次，数据可以掉电保存100年。8引脚DIP封装的AT24C08的封装结构，如图所示。
基于I^2C接口EEPROM读写控制器设计

基于I^2C接口EEPROM读写控制器设计

了 一 种 性 能 优 越 的
２ Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ０Ｍ 读 写 控 制 器 模 块 的 设 计 与 实现
在进 行数 据传 输 时 ， 读 写 控 制 器 首 先 产 生 一 个 启 动
信号（ 当 Ｓ Ｃ Ｌ为 高 电 平 时 ， Ｓ Ｄ Ａ 由高 变 为低 ） ， 接 着 发 送 控 制字 （ 即 Ｉ ２ Ｃ总线器 件 的特 征编 码 和 ３ ｂ ｉ ｔ Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ＯＭ 的
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ － Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ （ Ｉ Ｃ）ｂ ｕ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｆ ｙ ．Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ — Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ Ｇａ ｔ ｅ Ａｒ ｒ ａ ｙ（ Ｆ Ｐ ＧＡ）
线器 件特 征码 为 １ ０ １ ０． 而 ３ ｂ ｉ ｔ Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ＯＭ 的 芯 片 地 址 为 ０ ０ ０。 接着 主控 制器 释放 总线 ， 等待 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 发 出 的 应 答 信号， 由于采 用 的 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 型号 是 ２ ４ Ｌ Ｃ ６ ４， 因 此 在 控 制 器 收到应答 后 ， 将 首先发送 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 高 字 节 的 存 储 单 元 地址 。 当控制 器再 次收到 应答后 继续 发送 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ 低 字
双 向两 线 串行 总线 Ｉ ２ Ｃ（ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ — Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ） 总 线 。 进
行 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ设 计 时经 常需 要与 外 围提 供 Ｉ ２ Ｃ接 口 的 芯 片 进
用I 2C总线实现串行EEPROM与EM78P447SB单片机的接口设计及应用

用I 2C总线实现串行EEPROM与EM78P447SB单片机的接口设计及应用


摘 要 ： 文章 针 对 Ｅ ８ ４ ７ Ｂ程 序 存 储 器的 程 序 一 次 成 型 、 可 更 改 的缺 点 ．以及 单 片机 控 制 系 统 中 通 过 人 机 界 Ｍ７Ｐ ４ Ｓ 不 面 输 八 或修 改 参数 的 需 求 ，设 计 了 Ａ ２Ｃ ２ Ｅ ８ ４ ７ Ｂ协 同 工 作 的 电路 ，实 现 了通 过 Ｅ ８ ４ ７ Ｂ 单 片 机 控 Ｔ ４ ０ 、 Ｍ７ Ｐ ４ Ｓ Ｍ７ Ｐ ４ Ｓ 制 串行 Ｅ Ｐ Ｏ 芯 片 Ａ１４ ０ ，并 在 Ｅ ７ Ｐ ４ Ｓ 程 序 存 储 器 的 程 序 成 型 后 ．将 所 需 更 改 的 信 息 存 储 在 ＥＲ Ｍ Ｃ２ ＇ ２ Ｍ ８４７Ｂ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｉ ｄ ａ ｈ ｈ ￣ｃ ｍｉ ｇ ｆ ｈ Ｃ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｙ ｔ ｍ ｈ ｔｔｅ ｐ ｏ ｒ ｍ ｆｔ ｅ ＥＭ７ Ｐ ４ Ｓ ， ｇ ａ １ｅｎ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｏ ｎ ｓ ｏ ｅ Ｓ Ｍ ｏ ｔｏｌ ｇ ｓ ｓｅ ｔ ａ ｈ ｒ ｇ ａ ｏ ｉ ｔ ｔ ｉ ｌ ８ ４ ７ Ｂ ｌ ｏ ｒ ｍ ３ Ｉ — ｒ １
在 家 居 安 防报 警 系统 中 ，通 常 采用 单 片机 来 监
控各 种 报 警探 头 ， 旦 发 生 警 情 ，系 统 会 自动 地 将 一
报警 信 息 传送 给特 定 的 用 户．因此 报 警 系 统 中必 须
提供 方便 的 人 机 界 面设 定 或修 改～ 些 必要 的参 数 ， １ 串 行 ＥＥ Ｒ Ｍ 芯 片 Ａ ２ Ｃ ２与 单 片 机 Ｐ ０ Ｔ４ ０
ＡＩ ４ ０ Ｃ ２中 ． 在 断 电之 后 存储 信 息 不 会 丢 失， １ ２ 且
关 键 词 ：Ｍ７ Ｐ ４ Ｓ Ｅ Ｐ ＯＭ：Ｃ 总 线 ； 能 家 居 Ｅ ８ ４ ７ Ｂ；Ｅ Ｒ Ｉ 智 中 图分 类 号 ：Ｐ ６ Ｔ ３８ 文 献 标 识 码 ： Ａ
51单片机模拟IIC工作时序,以EEPROM器件进行掉电保护数据

51单片机模拟IIC工作时序,以EEPROM器件进行掉电保护数据

51单片机软件模拟I2C时序，进行掉电保护数据在数码管上按顺序显示数据0—f(十六进制)模拟断电-切断单片机电源复位后接着断电前数据显示#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit sda=P2^0;sbit scl=P2^1;uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39 ,0x5e,0x79,0x71} ;uchar num,sec,panju;//由定时器进行计数，计时,以数组的形式显示于数码管每隔1S读一次AT24C16中的数据//-------------------------------定时器0进行精确的计时，由AT24C16进行掉电保护----------------------------------//void delay(){;;}void init_timer0()//定时器初始化{TMOD=0X01;//工作方式1，GATE=0，C/~T=0,M0=0,M1=1;TH0=15536/256;//求模TL0=15536%256;//求余装入初值EA=1;ET0=1;//中断允许寄存器TR0=1;//TCON寄存器}//------------------------------------------------------------------------------------------------------------//void init_AT()//EEPROM器件初始化释放总线{scl=0;delay();//微秒延时sda=1;delay();scl=1;delay();}//----------------------------------------------------------------------------------------------------------//void start() //起始信号{scl=0;delay();sda=1;delay();scl=1;delay();sda=0;delay();sda=1;//释放数据总线//--------------------------------------------------------------------------------------------------------//void write_byte(uchar date)//字节写{uchar s,temp;//局部变量temp=date;//由高位一位一位的写入for(s=0;s<8;s++){temp=temp<<1;//左移溢出到PSW寄存器CY位scl=0;//允许sda进行的变化delay();sda=CY;//进行一位一位的送入数据总线delay();scl=1;//符合读走数据总线上数据的要求delay();//稳定一段时间}scl=0;//允许sda变化，以便于接受应答信号delay();sda=1;//释放数据总线,准备接收应答信号delay();}//--------------------------------------------------------------------------------------------------------//void response()//应答,可以看书page181，由接收设备发出的第九位数据，要经由sda传输给发送设备{uchar t;//局部变量scl=1;delay();while((sda==1)&&(t<250)){t++;//等待应答有一定的时间限制，sda被拉低表示有应答，由硬件控制}scl=0;delay();}//------------------------------------------------------------------------------------------------------//void stop()//停止信号，scl=1,sda形成一个正跳变{scl=0;//允许sda变化delay();sda=0;//准备形成正跳变delay();scl=1;//信号有效前提1delay();sda=1;//形成正跳变delay();//信号有效前提1}//-----------------------------------------------------------------------------------------------------//void delay1(uint z)//毫秒级延时{for(x=z;x>0;x--)for(y=10;y>0;y--);}//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------//uchar read_byte()//带有返回值，将所读到的数据作为返回值{uchar i,d;//局部变量d=0x00;//清空存储变量的空间for(i=0;i<8;i++){scl=0;//允许变化，即允许传送数据，sda是serial dual date busdelay();scl=1;//允许读走数据delay();d=(d<<1)|sda;//将sda上数据放入存储变量d,也是8位ucharscl=0;delay();}return d;}//----------------------------------------------------------------------------------------------------------//void write_add(uchar address,uchar date) //任意位置，写任意内容{start();//起始信号write_byte(0xa0);//写入EEPROM器件地址，写入分为数据，地址数据，地址又分为器件地址和内部存储地址，例如某班级某学生座位response();//等待应答write_byte(address);//内部存储地址实际参数addressresponse();write_byte(date);//写入真正意义上的数据，由引入的实际参数dateresponse();//等待应答stop();//停止读取数据信号delay1(1);}//-------------------------------------------------------------------------------------------------------//uchar read_add(uchar address){uchar shu;start();write_byte(0xa0);//申明所读器件地址response();write_byte(address);//申明该器件中所要求读数据的位置response();start();write_byte(0xa1);response();shu=read_byte();//进行读数据操作后，非应答,budaixingcan,而是将返回值直接赋予变量stop();}//------------------------------------------------------------------------------------------------------------// void main(){P0=0X00;init_AT();sec=read_add(0X03);//将芯片中数据读出；作为基数init_timer0();//定时器初始化设置if(sec==16)sec=0;while(1){P0=table[sec];if(panju==1){panju=0;write_add(0x03,sec);}}}//---------------------------------------------------------------------------------------------------------// void timer0_break() interrupt 1{TH0=15536/256;//求模TL0=15536%256;//求余装入初值num++;if(num==20){num=0;sec++;panju=1;if(sec==16) sec=0;}}。