基于I2C总线数据写入器的设计
日期：2006-4-16 15:50:09 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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(Inter－Integrated Circuit)总线是一种用于连接微控制器及其外围设备的总线。
总线最主要的优点是其简单和有效。由于
接口直接在组件上，故其占用空间小，减少了电路板的空间和芯片引脚的数量，广泛用于智能化仪表。现在有的MCU已提供
接口，但对于没有直接支持
总线的MCU则需要用软件进行模拟。本文以AT89S52单片机为核心，与PC进行通信，实现具有
总线的EEPROM AT24C04读写功能，构成一种数据写入器，用于仪器仪表等设备中表格、曲线和参数等的读写。所有程序用C语言完成。
本设计中的数据通信格式如下:第一字节为发给MCU的命令，第二字节保留。后16字节是所要写入的数据。但在开始操作时最先发送的仅为前2字节。命令有如下几种:写命令(CMD_WRITE)、读命令(CMD_READ)、操作结束命令(CMD_OVER)、状态检查命令(CMD_CHECKOK)。
两方的通信过程大致如下:PC发出前缀为CMD的命令，然后监听串口等待MCU返回的前缀为RSP的准备就绪的回应(写入时为RSP_WRITEREADY;读出时为RSP_READREADY)，若超时则给出错误提示;收到该回应后进行读写操作;结束时PC发出结束命令并等待MCU的结束回应;若正确收到该回应则提示成功，否则提示操作完成但未收到回应。在写操作中，每发送18字节进行一次确认。另外，由于读芯片中是读出的所有内容，故此时PC不发结束命令而只等待结束回应。
在执行写操作时，PC都以CMD_WRITE为命令发送18字节的数据并等待MCU的RSP_WRITTEN。在执行读操作时，PC先接受MCU发来的以 RSP_READ为回应的18字节数据，然后再发送1个字节的命令CMD_READ。
本设计使用的EEPROM为AT24C04，它可用
串行总线。由于89S52不直接支持
总线，因此只能使用IO口来模拟
的总线时序。89S52可以进行位寻址，这给时序模拟带来了方便。
(1) 通信开始信号
根据
的规程，通信开始信号是当SCL(串行时钟信号)处于高电平时在SDA(串行数据信号)上给出一个下跳沿，且下跳沿后，SCL还要维持高电平4μs。此过程可用如下代码模拟:
_SDA=1;
_SCL=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_SDA=0; // 下跳沿
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); // 维持SCL为高电平4us
_SCL=0;
(2) 通信停止信号
通信停止信号是当SCL为高电平时在SDA上出现一个上跳沿，且SDA上跳前的低电平应维持4us以上。此过程模拟代码和开始信号类似，在此省略。
(3) 字节传送完毕确认信号
该信号是在SDA为低电平时SCL上出现一个正脉冲，此过程可用如下代码模拟:
_SDA=0;
_SCL=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_SCL=0;
_SDA=1;
(4) 非确认信号
该信号便于控方传送停止信号，在SDA为高电平时，SCL上出现一个正脉冲，除此，模拟代码和字节传送完毕确认信号类似，不再赘述。
1 引言
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(Inter－Integrated Circuit)总线是一种用于连接微控制器及其外围设备的总线。总线最主要的优点是其简单和有效。由于接口直接在组件上，故其占用空间小，减少了电路板的空间和芯片引脚的数量，广泛用于智能化仪表。现在有的MCU已提供接口，但对于没有直接支持总线的MCU则需要用软件进行模拟。本文以AT89S52单片机为核心，与PC进行通信，实现具有总线的EEPROM AT24C04读写功能，构成一种数据写入器，用于仪器仪表等设备中表格、曲线和参数等的读写。所有程序用C语言完成。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
2 单片机和PC两方的通信格式
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本设计中的数据通信格式如下:第一字节为发给MCU的命令，第二字节保留。后16字节是所要写入的数据。但在开始操作时最先发送的仅为前2字节。命令有如下几种:写命令(CMD_WRITE)、读命令(CMD_READ)、操作结束命令(CMD_OVER)、状态检查命令(CMD_CHECKOK)。
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两方的通信过程大致如下:PC发出前缀为CMD的命令，然后监听串口等待MCU返回的前缀为RSP的准备就绪的回应(写入时为RSP_WRITEREADY;读出时为RSP_READREADY)，若超时则给出错误提示;收到该回应后进行读写操作;结束时PC发出结束命令并等待MCU的结束回应;若正确收到该回应则提示成功，否则提示操作完成但未收到回应。在写操作中，每发送18字节进行一次确认。另外，由于读芯片中是读出的所有内容，故此时PC不发结束命令而只等待结束回应。
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在执行写操作时，PC都以CMD_WRITE为命令发送18字节的数据并等待MCU的RSP_WRITTEN。在执行读操作时，PC先接受MCU发来的以 RSP_READ为回应的18字节数据，然后再发送1个字节的命令CMD_READ。
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3 I2C总线时序模拟
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本设计使用的EEPROM为AT24C04，它可用
串行总线。由于89S52不直接支持总线，因此只能使用IO口来模拟的总线时序。89S52可以进行位寻址，这给时序模拟带来了方便。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
(1) 通信开始信号
plcjs.技.术_网
根据
的规程，通信开始信号是当SCL(串行时钟信号)处于高电平时在SDA(串行数据信号)上给出一个下跳沿，且下跳沿后，SCL还要维持高电平4μs。此过程可用如下代码模拟:plcjs.技.术_网
_SDA=1;WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
_SCL=1;WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
_nop_();
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_SDA=0; // 下跳沿WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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_nop_(); // 维持SCL为高电平4us
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_SCL=0;plcjs.技.术_网
(2) 通信停止信号
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通信停止信号是当SCL为高电平时在SDA上出现一个上跳沿，且SDA上跳前的低电平应维持4us以上。此过程模拟代码和开始信号类似，在此省略。
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(3) 字节传送完毕确认信号
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该信号是在SDA为低电平时SCL上出现一个正脉冲，此过程可用如下代码模拟:
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_SDA=0;WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
_SCL=1;plcjs.技.术_网
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_SCL=0;WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
_SDA=1;WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
(4) 非确认信号
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该信号便于控方传送停止信号，在SDA为高电平时，SCL上出现一个正脉冲，除此，模拟代码和字节传送完毕确认信号类似，不再赘述。
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