【项目】----RTC DS1307 I2C

最新推荐文章于 2021-11-27 21:19:02 发布

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原文链接：http://www.cnblogs.com/wangyuezhuiyi/p/3286606.html

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#嵌入式

本文详细介绍了I2C通信协议及其应用，特别关注了24系列EEPROM的使用方法，包括协议简介、EEPROM简介、读写操作流程以及硬件操作说明。

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1、协议简介(SCL由主机提供)

开始信号(START)：在时钟线（SCL）为高电平其间，数据线（SDA）由高变低，时钟线(SCL)置低

停止信号(STOP)：在时钟线（SCL）为高电平其间，数据线（SDA）由低变高，时钟线(SCL)置低

收从机应答：将数据线(SDA)置高，时钟线(SCL)变低-->变高-->变低，判断数据线(SDA)的电平：低为有应答，高位无应答

主机发应答(ACK)：将数据线(SDA)置低，时钟线(SCL)变低-->变高-->变低，将SDA置高

主机发不应答(NACK)：将数据线(SDA)置高，时钟线(SCL)变低-->变高-->变低

注：以上每个步骤操作完都需确保时钟线(SCL)为低电平（STOP除外）

另外在数据操作过程中，时钟线(SCL)为高电平时间不允许数据线(SDA)有改变，否则会被认为是START或STOP

在时钟线(SCL)的上升沿读数据（每8bit为一组，高位在前）

在时钟线(SCL)的下降沿写数据（每8bit为一组，高位在前）

2、24系列EEPROM简介

24CXX中XX的单位是kbit，如24C08，其存储容量为8k bit

工作电压(VCC)：

　　 24CXX： 4.5V－5.5V

　　 24CXX－W： 2.5V－5.5V

　　 24CXX－R： 1.8V－5.5V

输入电平定义(VIH,VIL)：

　　 VIH：0.7VCC－VCC+1

　　 VIL：-0.45V－0.3VCC

地址脚：

　　 24C01/24C02 三个地址脚（E0,E1,E2）都有效，24C04只有E2,E1有效，24C08只有E2有效，24C16三个地址脚都无效，如下图所示，所谓地址脚无效是指不需要接入电路中(NC ，not connected)，其对应的地址位要用来表示要操作的字节的高位地址。

　　24C32/24C64三个地址脚都有效；

　　24C128/24C256/24C512的地址脚E1和E0有效,其余为NC；

　　24C1024的地址脚E1有效，其余为NC

器件地址：

　　当总线上连接多个I2C器件时，需要对器件进行寻址。器件地址如下表所示，其中E2,E1,E0是指三个引脚的状态，取决于是接地还是接高电平，R/W为1则为读操作，为0则为写操作。A8,A9,A10,A16指的是所要操作的字节地址的高位，后面会提到。

　　芯片 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0

　　 24C01/02 1 0 1 0 E2 E1 E0 R/W

　　 24C04 1 0 1 0 E2 E1 A8 R/W

　　 24C08 1 0 1 0 E2 A9 A8 R/W

　　 24C16 1 0 1 0 A10 A9 A8 R/W

　　 24C32/64 1 0 1 0 E2 E1 E0 R/W

　　 24C128/256/512 1 0 1 0 0 E1 E0 R/W

　　 24C1024 1 0 1 0 0 E1 A16 R/W

字节地址：

　　在对芯片内的某一字节或一连续地址进行读写操作时，需要制定其地址或首字节的地址，不同芯片地址有不同的表示方式，如下表所示，其中有些芯片的地址位的高位存储在器件地址中。

　　芯片地址位数地址范围

　　24C01 bit7-bit0 0x00-0x7F

　　24C02 bit7-bit0 0x00-0xFF

　　24C04 A8,bit7-bit0 0x00-0x1FF

　　24C08 A9,A8,bit7-bit0 0x00-0x3FF

　　24C16 A10,A9,A8,bit7-bit0 0x00-0x7FF

　　24C32 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0xFFF

　　24C64 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0x1FFF

　　24C128 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0x3FFF

　　24C256 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0x7FFF

　　24C512 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0xFFFF

　　24C1024 A16,bit15-bit8,bit7-bit0 0x00-0x1FFFF

3、读写操作流程（具体可参见这两款芯片的datasheet）

24C02：

随机读1个字节：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需读取数据的地址-->收ACK-->START-->
发送器件地址（读）-->ACK-->接收数据-->发NACK-->STOP

当前地址读一个字节：START-->发送器件地址（读）-->ACK-->接收数据-->发NACK-->STOP

随机写一个字节：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需写数据的地址-->收ACK-->写数据-->
收ACK-->STOP

页写：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需写数据的地址-->收ACK-->写数据-->收ACK-->
写数据-->收ACK-->......-->写数据-->收ACK-->STOP
（注：24C02一次只能页写1～8个字节，且页写首地址必须为页的首地址；

另外随机写或页写完都需查询器件是否空闲，才能进行下面的操作）

连续读：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需读取数据的地址-->收ACK-->START-->
发送器件地址（读）-->收ACK-->接收数据-->发ACK-->接收数据-->发ACK-->......-->
接收数据-->发NACK-->STOP

（注：连续读不受字节数限制，但地址越界会返回到00地址，并重新累加）

24C512：

随机读1个字节：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需读取数据的地址高字节-->收ACK-->

发需读取数据的地址低字节-->收ACK-->START-->发送器件地址（读）-->ACK-->接收数据

-->发NACK-->STOP

当前地址读一个字节：START-->发送器件地址（读）-->ACK-->接收数据-->发NACK-->STOP

随机写一个字节：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需写数据的地址高字节-->收ACK

-->发需读取数据的地址低字节-->收ACK-->写数据-->收ACK-->STOP

页写：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需写数据的首地址高字节-->收ACK-->发需写数据的地址低字节-->收ACK

-->写数据-->收ACK-->写数据-->收ACK-->......-->写数据-->收ACK-->STOP
（注：24C02一次只能页写1～64个字节，且页写首地址必须为页的首地址；

另外随机写或页写完都需查询器件是否空闲，才能进行下面的操作）

连续读：START-->发送器件地址（写）-->收ACK-->发需读取数据的首地址高字节-->收ACK

-->发需读取数据的首地址低字节-->收ACK-->START-->发送器件地址（读）-->收ACK

-->接收数据-->发ACK-->接收数据-->发ACK-->......-->接收数据-->发NACK-->STOP

（注：连续读不受字节数限制，但地址越界会返回到00地址，并重新累加）

4、硬件操作说明

51单片机：

P0口：外面需加10K～100K上拉电阻；

对端口置1输出高；

对端口置0输出低；

读取时先将数据端口置高，再读取。

其它口：不用加上拉电阻，操作同上

其它带方向选择I/O的单片机：

不带上拉电阻的I/O：外接10K~100K上拉，将端口锁存器置0；

将端口设置为输入口就可以输出高（由于上拉电阻作用）；
将端口设置为输出口就可以输出低；

读取时，先将数据端口设为输入口再读取。

带上拉电阻的I/O：不用上拉电阻，操作同上

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