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十四（4）EEPROM单字节读写时序

　　EEPROM 写数据流程 

　　第一步，首先是 I2C 的起始信号，接着跟上首字节，也就是我们前边讲的 I2C 的器件地址，并且在读写方向上选择“写”操作。 

　　第二步，发送数据的存储地址。24C02 一共 256 个字节的存储空间，地址从 0x00～0xFF，我们想把数据存储在哪个位置，此刻写的就是哪个地址。 

　　第三步，发送要存储的数据第一个字节、第二个字节„„注意在写数据的过程中，EEPROM 每个字节都会回应一个“应答位 0”，来告诉我们写 EEPROM 数据成功，如果没有回应答位，说明写入不成功。 

　　在写数据的过程中，每成功写入一个字节，EEPROM 存储空间的地址就会自动加 1，当加到 0xFF 后，再写一个字节，地址会溢出又变成了 0x00。 

　　EEPROM 读数据流程 

　　第一步，首先是 I2C 的起始信号，接着跟上首字节，也就是我们前边讲的 I2C 的器件地址，并且在读写方向上选择“写”操作。这个地方可能有同学会诧异，我们明明是读数据为何方向也要选“写”呢?刚才说过了，24C02 一共有 256 个地址，我们选择写操作，是为了把所要读的数据的存储地址先写进去，告诉 EEPROM 我们要读取哪个地址的数据。这就如同我们打电话，先拨总机号码(EEPROM 器件地址)，而后还要继续拨分机号码(数据地址)，而拨分机号码这个动作，主机仍然是发送方，方向依然是“写”。 

　　第二步，发送要读取的数据的地址，注意是地址而非存在 EEPROM 中的数据，通知EEPROM 我要哪个分机的信息。 

　　第三步，重新发送 I2C 起始信号和器件地址，并且在方向位选择“读”操作。 

　　这三步当中，每一个字节实际上都是在“写”，所以每一个字节 EEPROM 都会回应一个“应答位 0”。 

　　第四步，读取从器件发回的数据，读一个字节，如果还想继续读下一个字节，就发送一个“应答位 ACK(0)”，如果不想读了，告诉 EEPROM，我不想要数据了，别再发数据了，那就发送一个“非应答位 NAK(1)”。 

　　和写操作规则一样，我们每读一个字节，地址会自动加 1，那如果我们想继续往下读，给 EEPROM 一个 ACK(0)低电平，那再继续给 SCL 完整的时序，EEPROM 会继续往外送数据。如果我们不想读了，要告诉 EEPROM 不要数据了，那我们直接给一个 NAK(1)高电平即可。这个地方大家要从逻辑上理解透彻，不能简单的靠死记硬背了，一定要理解明白。梳理一下几个要点：

　　A、在本例中单片机是主机，24C02 是从机;

　　B、无论是读是写，SCL 始终都是由主机控制的;

　　C、写的时候应答信号由从机给出，表示从机是否正确接收了数据;

　　D、读的时候应答信号则由主机给出，表示是否继续读下去。 

　　那我们下面写一个程序，读取 EEPROM 的 0x02 这个地址上的一个数据，不管这个数据之前是多少，我们都将读出来的数据加 1，再写到 EEPROM 的 0x02 这个地址上。此外我们将 I2C 的程序建立一个文件，写一个 I2C.c 程序文件，形成我们又一个程序模块。大家也可以看出来，我们连续的这几个程序，Lcd1602.c 文件里的程序都是一样的，今后我们大家写1602 显示程序也可以直接拿过去用，大大提高了程序移植的方便性。

 
  1. /******************************I2C.c 文件程序源代码******************************/  
  2. #include <reg52.h>  
  3. #include <intrins.h>  
  4. #define I2CDelay() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}  
  5. sbit I2C_SCL = P3^7;  
  6. sbit I2C_SDA = P3^6;  
  7. /* 产生总线起始信号 */  
  8. void I2CStart(){  
  9.     I2C_SDA = 1; //首先确保 SDA、SCL 都是高电平  
  10.     I2C_SCL = 1;  
  11.     I2CDelay();  
  12.     I2C_SDA = 0; //先拉低 SDA  
  13.     I2CDelay();  
  14.     I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL  
  15. }  
  16. /* 产生总线停止信号 */  
  17. void I2CStop(){  
  18.     I2C_SCL = 0; //首先确保 SDA、SCL 都是低电平  
  19.     I2C_SDA = 0;  
  20.     I2CDelay();  
  21.     I2C_SCL = 1; //先拉高 SCL  
  22.     I2CDelay();  
  23.     I2C_SDA = 1; //再拉高 SDA  
  24.     I2CDelay();  
  25. }  
  26. /* I2C 总线写操作，dat-待写入字节，返回值-从机应答位的值 */  
  27. bit I2CWrite(unsigned char dat){  
  28.     bit ack; //用于暂存应答位的值  
  29.     unsigned char mask; //用于探测字节内某一位值的掩码变量  
  30.      
  31.     for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1){ //从高位到低位依次进行  
  32.         if ((mask&dat) == 0){ //该位的值输出到 SDA 上  
  33.             I2C_SDA = 0;  
  34.         }else{  
  35.             I2C_SDA = 1;  
  36.         }  
  37.         I2CDelay();  
  38.         I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  39.         I2CDelay();  
  40.         I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL，完成一个位周期  
  41.     }  
  42.      
  43.     I2C_SDA = 1; //8 位数据发送完后，主机释放 SDA，以检测从机应答  
  44.     I2CDelay();  
  45.     I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  46.     ack = I2C_SDA; //读取此时的 SDA 值，即为从机的应答值  
  47.     I2CDelay();  
  48.     I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL 完成应答位，并保持住总线  
  49.     //应答值取反以符合通常的逻辑：  
  50.     //0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功  
  51.     return (~ack);  
  52. }  
  53. /* I2C 总线读操作，并发送非应答信号，返回值-读到的字节 */  
  54. unsigned char I2CReadNAK(){  
  55.     unsigned char mask;  
  56.     unsigned char dat;  
  57.      
  58.     I2C_SDA = 1; //首先确保主机释放 SDA  
  59.     for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1){ //从高位到低位依次进行  
  60.         I2CDelay();  
  61.         I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  62.         if(I2C_SDA == 0){ //读取 SDA 的值  
  63.             dat &= ~mask; //为 0 时，dat 中对应位清零  
  64.         }else{  
  65.             dat |= mask; //为 1 时，dat 中对应位置 1  
  66.         }  
  67.         I2CDelay();  
  68.         I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL，以使从机发送出下一位  
  69.     }  
  70.     I2C_SDA = 1; //8 位数据发送完后，拉高 SDA，发送非应答信号  
  71.     I2CDelay();  
  72.     I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  73.     I2CDelay();  
  74.     I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL 完成非应答位，并保持住总线  
  75.     return dat;  
  76. }  
  77.   
  78. /* I2C 总线读操作，并发送应答信号，返回值-读到的字节 */  
  79. unsigned char I2CReadACK(){  
  80.     unsigned char mask;  
  81.     unsigned char dat;  
  82.      
  83.     I2C_SDA = 1; //首先确保主机释放 SDA  
  84.     for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1){ //从高位到低位依次进行  
  85.         I2CDelay();  
  86.         I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  87.         if(I2C_SDA == 0){ //读取 SDA 的值  
  88.             dat &= ~mask; //为 0 时，dat 中对应位清零  
  89.         }else{  
  90.             dat |= mask; //为 1 时，dat 中对应位置 1  
  91.         }  
  92.         I2CDelay();  
  93.         I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL，以使从机发送出下一位  
  94.     }  
  95.     I2C_SDA = 0; //8 位数据发送完后，拉低 SDA，发送应答信号  
  96.     I2CDelay();  
  97.     I2C_SCL = 1; //拉高 SCL  
  98.     I2CDelay();  
  99.     I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL 完成应答位，并保持住总线  
  100.     return dat;  
  101. }   

　　I2C.c 文件提供了 I2C 总线所有的底层操作函数，包括起始、停止、字节写、字节读+应答、字节读+非应答。

 
  1. /***************************Lcd1602.c 文件程序源代码*****************************/  
  2. #include <reg52.h>  
  3.   
  4. #define LCD1602_DB P0  
  5. sbit LCD1602_RS = P1^0;  
  6. sbit LCD1602_RW = P1^1;  
  7. sbit LCD1602_E = P1^5;  
  8.   
  9. /* 等待液晶准备好 */  
  10. void LcdWaitReady(){  
  11.     unsigned char sta;  
  12.     LCD1602_DB = 0xFF;  
  13.     LCD1602_RS = 0;  
  14.     LCD1602_RW = 1;  
  15.     do {  
  16.         LCD1602_E = 1;  
  17.         sta = LCD1602_DB; //读取状态字  
  18.         LCD1602_E = 0;  
  19.     }while (sta & 0x80); //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止  
  20. }  
  21. /* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值 */  
  22. void LcdWriteCmd(unsigned char cmd){  
  23.     LcdWaitReady();  
  24.     LCD1602_RS = 0;  
  25.     LCD1602_RW = 0;  
  26.     LCD1602_DB = cmd;  
  27.     LCD1602_E = 1;  
  28.     LCD1602_E = 0;  
  29. }  
  30. /* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值 */  
  31. void LcdWriteDat(unsigned char dat){  
  32.     LcdWaitReady();  
  33.     LCD1602_RS = 1;  
  34.     LCD1602_RW = 0;  
  35.     LCD1602_DB = dat;  
  36.     LCD1602_E = 1;  
  37.     LCD1602_E = 0;  
  38. }  
  39. /* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置，(x,y)-对应屏幕上的字符坐标 */  
  40. void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y){  
  41.     unsigned char addr;  
  42.      
  43.     if (y == 0){ //由输入的屏幕坐标计算显示 RAM 的地址  
  44.         addr = 0x00 + x; //第一行字符地址从 0x00 起始  
  45.     }else{  
  46.         addr = 0x40 + x; //第二行字符地址从 0x40 起始  
  47.     }  
  48.     LcdWriteCmd(addr | 0x80); //设置 RAM 地址  
  49. }  
  50. /* 在液晶上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针 */  
  51. void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str){  
  52.     LcdSetCursor(x, y); //设置起始地址  
  53.     while (*str != '\0'){ //连续写入字符串数据，直到检测到结束符  
  54.         LcdWriteDat(*str++);  
  55.     }  
  56. }  
  57. /* 初始化 1602 液晶 */  
  58. void InitLcd1602(){  
  59.     LcdWriteCmd(0x38); //16*2 显示，5*7 点阵，8 位数据接口  
  60.     LcdWriteCmd(0x0C); //显示器开，光标关闭  
  61.     LcdWriteCmd(0x06); //文字不动，地址自动+1  
  62.     LcdWriteCmd(0x01); //清屏  
  63. }  
 
  1. /*****************************main.c 文件程序源代码******************************/  
  2. #include <reg52.h>  
  3. extern void InitLcd1602();  
  4. extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);  
  5. extern void I2CStart();  
  6. extern void I2CStop();  
  7. extern unsigned char I2CReadNAK();  
  8. extern bit I2CWrite(unsigned char dat);  
  9. unsigned char E2ReadByte(unsigned char addr);  
  10. void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat);  
  11.   
  12. void main(){  
  13.     unsigned char dat;  
  14.     unsigned char str[10];  
  15.      
  16.     InitLcd1602(); //初始化液晶  
  17.     dat = E2ReadByte(0x02); //读取指定地址上的一个字节  
  18.     str[0] = (dat/100) + '0'; //转换为十进制字符串格式  
  19.     str[1] = (dat/10%10) + '0';  
  20.     str[2] = (dat%10) + '0';  
  21.     str[3] = '\0';  
  22.      
  23.     LcdShowStr(0, 0, str); //显示在液晶上  
  24.     dat++; //将其数值+1  
  25.     E2WriteByte(0x02, dat); //再写回到对应的地址上  
  26.     while (1);  
  27. }  
  28.   
  29. /* 读取 EEPROM 中的一个字节，addr-字节地址 */  
  30. unsigned char E2ReadByte(unsigned char addr){  
  31.     unsigned char dat;  
  32.      
  33.     I2CStart();  
  34.     I2CWrite(0x50<<1); //寻址器件，后续为写操作  
  35.     I2CWrite(addr); //写入存储地址  
  36.     I2CStart(); //发送重复启动信号  
  37.     I2CWrite((0x50<<1)|0x01); //寻址器件，后续为读操作  
  38.     dat = I2CReadNAK(); //读取一个字节数据  
  39.     I2CStop();  
  40.     return dat;  
  41. }  
  42. /* 向 EEPROM 中写入一个字节，addr-字节地址 */  
  43. void E2WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat){  
  44.     I2CStart();  
  45.     I2CWrite(0x50<<1); //寻址器件，后续为写操作  
  46.     I2CWrite(addr); //写入存储地址  
  47.     I2CWrite(dat); //写入一个字节数据  
  48.     I2CStop();  
  49. }   

　　这个程序，以同学们现在的基础，独立分析应该不困难了，遇到哪个语句不懂可以及时问问别人或者搜索一下，把该解决的问题理解明白。大家把这个程序复制过去后，编译一下会发现 Keil 软件提示了一个警告：*** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS，这个警告的意思是在代码中存在没有被调用过的变量或者函数，即 I2C.c 文件中的 I2CReadACK()这个函数在本例中没有用到。 

　　大家仔细观察一下这个程序，我们读取 EEPROM 的时候，只读了一个字节就要告诉EEPROM 不需要再读数据了，读完后直接发送一个“NAK”，因此只调用了 I2CReadNAK()这个函数，而并没有调用 I2CReadACK()这个函数。我们今后很可能读数据的时候要连续读几个字节，因此这个函数写在了 I2C.c 文件中，作为 I2C 功能模块的一部分是必要的，方便我们这个文件以后移植到其他程序中使用，因此这个警告在这里就不必管它了。

永不止步步 发表于01-29 13:36 浏览65535次
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