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//**程序名称:51单片机实现对24C02进行页写、顺序读取并显示验证
//**编写人:****
//**修改人:****
//**程序目的:熟悉I2C总线协议,实现51模拟I2C时序和24C02通信
//**功能描述:51单片机将8个字节数据写入24C02的一页中,然后顺序读出,每隔1秒送P0口LED显示
//**其他说明:本程序是采用某51开发板,若在其他地方验证可更改相关端口及延时程序等。
//** 程序编写前曾参考过多个教程,最终自己编程通过,并详加注释。
//** 可供初学者参考,并不对程序的可靠性等作保证。
//**开发工具:keil 7.50 (C51)
//**日期:
//*************************************************************************************
#include <REGX51.H>
#include <intrins.h>    //因为用到_nop_();
typedef unsigned char uchar;
sbit SCL = P3^;        //注意P1、P2、P3口有内部上拉电阻,可直接连SDA和SCL,若想用P0需外接上拉电阻,否则连上无法输出高电平!
sbit SDA = P3^;
uchar j;                //用于计数50ms的个数的全局变量
uchar code ToSDAdataBuffer[] = {0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00}; //写入24C02的一组数据,8个字节对应24C02的一页(共32页),这里把这些要验证的常数放到程序存储区
uchar ReceivedData[];    //用于存储接收的8个字节数据(1页)的数组

//本例51为单主机,24C02为从机,不需要总线裁决
//延时5us子程序
void delay5us(void)
{
    _nop_(); //时序图要求开始建立时间tSU.STA大于4.7us,开始保持时间tHD.STA大于4us。51中每个_nop_();延时1个CPU cycle,即1us。
    _nop_(); //如考虑不同CPU频率不同,可用带参数的延时,参数在前面宏定义。
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
}

         //j是个全局变量,不是返回值,所以这里还是void。
{
    TH0 = (-)/;    //11.0592MHz时每50ms一次定时器中断
    TL0 = (-)%;
    j++;                         //也可以把判断j到20,并给P0口送显示数据的程序放在中断里处理
}

//延时1秒的子程序,用于将读取的数据每隔一秒显示在LED上
void delay1s(void)
{
    j = ;
    TMOD = 0x01;                 //方式1的16位计数器
    TH0 = (-)/;
    TL0 = (-)%;
    EA = ;
    ET0 = ;
    TR0 = ;                     //启动定时器0工作
    )                //j达到20之前空操作,达到20时说明已到1s,下面关中断和定时器0
    ;
    EA = ;
    ET0 = ;
    TR0 = ;
}

//约2ms的延时
void delay(uchar t)
{
    uchar x,y;
    ;x<t;x++)
    ;y<;y++)
    ;
}

//I2C初始化
void InitI2C(void)
{
    SDA = ;                     //总线空闲时,因各设备都是集电极或漏极开路,上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。
    SCL = ;
    delay5us();
}

//产生I2C开始信号
void StartI2C(void)
{
    SDA = ;         //SDA在SCL为高期间由高变低表示开始,所以先要高
    SCL = ;
    delay5us();     //时序图要求tSU.STA(Start Set-up Time)大于4.7us
    SDA = ;         //注意SDA拉低前后都要维持5us以上!
    delay5us();     //tHD.STA(Start Hold Time)大于4us
    SCL = ;         //拉低SCL,准备发送或接收数据(这两句也可在写或读字节的程序中先将SCL置0,延时)
    delay5us();
}

//产生I2C结束信号
void StopI2C(void)
{
    SDA = ;         //SDA在SCL为高期间由低变高,说明结束
    SCL = ;
    delay5us();
    SDA = ;
    delay5us();
}

//发送方在发完一个字节后检测接收方有没有应答。返回应答成功否。
bit ChkAck(void)
{
    bit SDAtemp;
    SDA = ;         //释放SDA(置1),然后等待接收方应答将它拉低。确切的说,应是24C02发送字节最后一位的第8个时钟周期下降沿后经tAA
                    //(SCL变低到SDA OUT有效的时间)约0.1-4.5us后拉低SDA,并随第9个时钟后结束。所以24C02正常时,SDA为1并不体现
                    //(第8脉冲后马上被拉低了),但若器件坏了,就需要靠这个置1后不变来判断!(若不置1而上次发的数据最后一位为0就不好判断了)
                    //从24C02的Block Diagram看,它只能在SDA为1时通过控制内部的Dout来把SDA拉低,但不能在SDA为0时将其置高!故主机要常将SDA置1,而SCl置0。
    SCL = ;         //WriteI2CByte中写完一字节后又将SCL拉低,这里拉高产生第9个时钟上升沿,然后在SCL为高期间对SDA进行检测
    delay5us();
    SDAtemp = SDA;    //如果不用暂存变量,直接return SDA,就不会执行后面的SCL = 0,检测期间的第9个时钟就不完整了
    SCL = ;
    delay5us();
    return SDAtemp;
}

//51作为主机时,如果接收数据,模拟产生应答时序。形参Ack为0,则应答0,为1不应答。
void AckAsMaster(bit Ack)
{
    if(!Ack)
      SDA = ;
    else
      SDA = ;
    delay5us();
    SCL = ;         //主机控制SCL时序。关键是保证在SCL脉冲上升沿之前SDA数据已稳定即可。
    delay5us();
    SCL = ;
    delay5us();
}
void WriteI2CByte(uchar);
uchar ReadI2CByte();

//页写。输入两参数,一个为首字地址,另一个是指向待写入数据数组的指针(括号内第二个参数也可写作uchar ToSDAdataBuffer[],即数组名代表首地址)。
bit PageWrite(uchar WordAddress,uchar *ToSDAdataBuffer)
{
    //下面的程序我用的if嵌套,网上有些程序是顺序结构,但因为遇到return就返回主程序不再往下执行,所以效果是一样的。
    uchar i;
    StartI2C();
    WriteI2CByte(0xa0);//之所以没设DeviceAddress这个参数,是因为最后一位不属于地址。E2PROM一般前四位为1010,这里A2~A0接地,为0,最后一位0表示写
    if(!ChkAck()){ //检查应答函数返回0说明从机应答0成功。
        WriteI2CByte(WordAddress); //写8-bit data word address,即写到哪个存储单元(24C02有2kbits,所以数据字有2048/8=256个,故地址线有8位)
        if(!ChkAck()){
            ; i < ; i++){
                WriteI2CByte(ToSDAdataBuffer[i]);
                if(ChkAck()){
                    //这里可添加错误处理代码。如用几个LED的亮灭组合表示此I2C器件有问题,类似主板错误提示。
                    ;//一般返回1表示异常,且遇到return就退出整个子程序。
                }
            }
            StopI2C(); //写完发送结束信号。
            ; //一般返回0表示程序正常
        }
        else{
            ; //之前可添加错误处理代码。
        }
    }
    else{
        ;
    }
}

//不能用Current Address Read,因为那是24C02数据字地址计数器上次操作后加1的值;而SEQUENTIAL_READ如果不给一个要读取的开始地址,会从头输出,
//所以需要Random Read的开始部分,但不要停止信号。
bit SequentialRead(uchar WordAddress)
{
    uchar i;
    StartI2C();
    WriteI2CByte(0xa0);
    if (!ChkAck()){
        WriteI2CByte(WordAddress);
        if (!ChkAck()){
            StartI2C();             //the microcontroller must generate another start condition
            WriteI2CByte(0xa1);     //Device Address后紧跟的那一位R/W^是1说明是读,24C02内部就是根据最后这位来判断是从SDA上读数,还是往SDA上送数
                                    //之所以设为1是读,是因为根据WriteI2CByte子程序,最后给SDA赋1,P3^4就维持1,这样24C02内部Dout为高就将SDA拉低;                                    //如果最后一位是0,24C02没能力拉高!
            if (!ChkAck()){
                ;i < ;i++){
                    ReceivedData[i] = ReadI2CByte();
                    AckAsMaster(); //51此时接收数据,调用应答的函数(置SDA为0)
                }
                AckAsMaster();     //NO ACK.The microcontroller does not respond with a zero but does
                generate a following stop condition.
                StopI2C();
                ;
            }
            else{
                ;             //之前可添加错误处理代码。
            }
        }
        else{
            ;
        }
    }
    else{
        ;
    }
}

int main(void)
{
    uchar i;
    P0 = 0xff;
    InitI2C();
    //注意在24C02中用到的页写和顺序读的地址是同一个,且必须是8的整数倍,即每页的首地址才行,如0x08,0x20等。因为24C02页写时后三位地址自动加1,
    //When the word address,internally generated, reaches the page boundary, the following byte is placed at the beginning of the same page.
    //而顺序读时只有在达到整个存储区边界时才会roll over。所以,如读写都用0x32这个地址,由于不是8的整数倍,只有前6个数显示是正确的,最后两个数
    //虽然又从头写在了该页的前面,但SequentialRead确读到了该页之外的两个存储单元,造成错误。
    ) { //先执行页写操作,设从地址00开始,没问题就延迟一下再从同一地址读回来。
        delay(); //等待24C02页写操作完毕
        ){ //如果顺序读操作成功,则每隔1秒送P0口显示一个字节
            ; i < ; i++){
                P0 = ReceivedData[i];
                delay1s();
            }
        }
    }
    )
    ;
    ;
}

//往I2C总线写一个字节的数据(即将一个字节的数据发送到SDA上)
void WriteI2CByte(uchar ByteData)
{
    uchar i,temp;
    temp = ByteData;
    // (StartI2C()最后已经先将SCL变0了):
    ;i<;i++){
        temp <<= ;     //左移一位,I2C要求由MSB最高位开始,移出的CY即要发送到SDA上的数据。下面考虑时序:
        SDA = CY;       //此时SCL已为低,每次移一位送出去(下次进循环后SDA还保持着上次发出去的数据)
        delay5us();     //SDA IN数据变化中点SCL上升沿中点的一段时间是tSU.DAT,即数据建立时间Data In Setup Time,需大于200ns,多延无所谓
        SCL = ;
        delay5us();     //tHIGH即Clock Pulse Width High,最小4us
        SCL = ;
        delay5us();     //tLOW即Clock Pulse Width Low,最小4.7us
    }
}

//读取I2C总线一个字节的数据
uchar ReadI2CByte()      //串行总线,51一位位接收从机发送到SDA上的数据,这里只考虑数据已在SDA上时如何存下来这几位,组成一个字节
{
    uchar i,ByteData;
    SDA = ;             //SCL在ChkAck中已经置0了。注意SCL时序仍然由主机控制!24C02只能将SDA由高拉低,象橡皮筋松手又恢复高,而下面只是读SDA,没赋值
                //其实程序中多处给SDA置1都可省,因为检查应答时为0就正常,无所谓,写字节时也无所谓,就是在读之前要保证SDA为1!
                //因之前有WriteI2CByte(0xa1); 其实这句也可省略。
    delay5us();      //24C02作为发送方在第9个时钟的negative edge clocks data out of each device,所以现在SDA上为新数据
    ;i<;i++){
        SCL = ;         //置时钟线为高使数据线上数据有效
        delay5us();
        ByteData = (ByteData<<)|SDA; //SDA上已是新数据了,读之。data不管以前多少,左移后最右边为0,和SDA“按位或”后MLB就是SDA
        SCL = ;
        delay5us();
    }
    return ByteData;
}

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