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I2C总线入门(PCF8591T和AT24C02的使用)

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楼主
ID:91350 发表于 2015-10-29 17:43 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1） 最近学习51单片机，学到A/D,D/A转换的时候发现我板子上的转换芯片不是书上所讲的ADC0804和DAC0832而是PCF8591T，看了一下它的数据手册，发现它并不是书上所说的并行传输数据，是使用 I2C 总线传输的。搞了两天才搞懂，写出来给大家分享一下，不足之处请务必不吝指出。



以上是I2C总线的简单介绍。


就比如说AT24C02存储芯片，和PCF8591数模模数转换芯片都支持I2C端口。（如下图）
         



2） 接下来看如何使用I2C总线进行通信


以上是I2C总线通信的格式。
由上图可以看出进行通信需要以下几个步骤
a.初始化I2C总线
就是把SDA和SCL都变成高电平。

[cpp] view plaincopyprint?

  • void init() //初始化
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  • }

delay（）为延时函数

[cpp] view plaincopyprint?

  • void delay()    //延时4-5个微秒
  • {;;}



b.发送起始信号
就是保持SCL为高电平，而SDA从高电平降为低电平（这是I2C总线的规定，别问我为什么）

[cpp] view plaincopyprint?

  • void start()//起始信号
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=0;
  •     delay();
  • }




c.发送地址字（芯片的硬件地址）


（8591的数据手册）
    前四位对同一种芯片来说是固定的，不同的芯片之间不同。就像pcf8591是1001而at24c02是1010
       
    接下来三位A0，A1，A2是可编程的三个地址位，这里说说的编程并不是通过软件编程，而是把A0，A1，A2三个引脚接不同的电压来确定数值。接VCC表示1，接GND表示0。为什么要有这三个呢？因为有可能你在I2C总线上“并联”了不止一个相同的元件（比如说接了三个8591），那你如何来分辨你要操作的是哪一个芯片呢，就是通过设置A0，A1，A2的数值，来区别。可编程的地址一个有三位，也就是说最多可以接8个相同的芯片在同一个I2C总线上。
    最后一位是 读/写 位，1为读，0为写。


@如何写数据
写数据只需要按照时序图
1.先将SCL置0（只有它为0的时候SDA才允许变化）
2.改变SDA是数值（就是你当前要穿的一位是0还是1）
3.把SCL置1（此时芯片就会读取总线上的数据）
下面是代码

[cpp] view plaincopyprint?

  • #define uchar unsigned char
  • #define uint unsigned int



[cpp] view plaincopyprint?

  • void write_byte(uchar date) //写一字节数据
  • {
  •     uchar i,temp;
  •     temp=date;
  •     for(i=0;i<8;i++)
  •     {
  •         temp=temp<<1; //左移一位 移出的一位在CY中
  •         SCL=0;          //只有在scl=0时sda能变化值
  •         delay();
  •         SDA=CY;
  •         delay();
  •         SCL=1;
  •         delay();
  •     }
  •     SCL=0;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }


    发送地址的时候只需把地址传给该函数即可。
                       
  d.应答（ACK）
    每接受或发送一字节数据后都需要发送一位应答，来表是否收到了前面一个字节的数据。



[cpp] view plaincopyprint?

  • void respons()//应答    相当于一个智能的延时函数
  • {
  •     uchar i;
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     while((SDA==1)&&(i<250))//没收到应答，我等!~~
  •         i++;        //等了250次没收到就不管他了，就当他收到了-_-
  •                         //其实没收到的话可以结束程序的
  •     SCL=0;
  •     delay();
  • }





e.发送/接受数据（取决于前面地址字的最后一位读/写位）
    发送数据和上面的发送地址调用同一个函数，只要穿给他数据即可。
    接收数据其实和发送数据差不多，只不过要把接收到的数据一位一位拼装成一字节数据，看代码~

[cpp] view plaincopyprint?

  • uchar read_byte()
  • {
  •     uchar i,k;
  •     SCL=0;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     for(i=0;i<8;i++)
  •     {
  •         SCL=1;
  •         delay();
  •         k=(k<<1)|SDA;//先左移一位，再在最低位接受当前位
  •         SCL=0;
  •         delay();
  •     }
  •     return k;
  • }




f.应答
g.·······如此循环，直到数据一个字一个字的发完
h.发送终止信号
    就是SCL在高电平的时候SDA由低电平变成高电平

[cpp] view plaincopyprint?

  • void stop() //停止信号
  • {
  •     SDA=0;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }


以上就是整个数据传输的过程了




为了更好的掌握I2C总线我在此放两个例子，一个是书上（郭天祥的，你们懂的）EPROM存储定时时间的例子，还有就是用PCF8591进行D/A转换的例子。

1.EPROM存储定时时间
[cpp] view plaincopyprint?

  • //JP10（P0）接JP12
  • //我发现数据手册（电路图pdf）上错了 SCL连的是P2^1 而SDA连的P2^0
  • //程序功能：在数码管上显示数字，每隔1s增加1
  • //          但是每次复位或者掉电程序都会把当前数值存储到AT24C02中，并在下次启动时读取
  • #include <reg51.h>
  • #define uchar unsigned char
  • #define uint unsigned int
  • bit write=0;    //写24c02的标志
  • sbit SCL=P2^1;  //串行时钟输入端
  • sbit SDA=P2^0;  //串行数据输入端
  • sbit LS138A=P2^2;//138译码器的3位 控制数码管的
  • sbit LS138B=P2^3;
  • sbit LS138C=P2^4;
  • uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //数显管字模
  • uchar second,tempt; //second用来计秒数    ，tempt用来临时存放0.05s的次数 满20即1s写入
  • void delay()    //延时4-5个微秒
  • {;;}
  • void delay_1ms(uint z)
  • {
  •     uint x,y;
  •     for(x=z;x>0;x--)
  •         for(y=110;y>0;y--)
  •             ;
  • }
  • void start()//起始信号
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=0;
  •     delay();
  • }
  • void stop() //停止信号
  • {
  •     SDA=0;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }
  • void respons()//应答    相当于一个智能的延时函数
  • {
  •     uchar i;
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     while((SDA==1)&&(i<250))//没收到应答，我等!~~
  •         i++;                //等了250次没收到就不管他了，就当他收到了-_-
  •                             //其实没收到的话可以结束程序的
  •     SCL=0;
  •     delay();
  • }
  • void init() //初始化
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  • }
  • void write_byte(uchar date) //写一字节数据
  • {
  •     uchar i,temp;
  •     temp=date;
  •     for(i=0;i<8;i++)
  •     {
  •         temp=temp<<1; //左移一位 移出的一位在CY中
  •         SCL=0;          //只有在scl=0时sda能变化值
  •         delay();
  •         SDA=CY;
  •         delay();
  •         SCL=1;
  •         delay();
  •     }
  •     SCL=0;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }
  • uchar read_byte()
  • {
  •     uchar i,k;
  •     SCL=0;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     for(i=0;i<8;i++)
  •     {
  •         SCL=1;
  •         delay();
  •         k=(k<<1)|SDA;//先左移一位，再在最低位接受当前位
  •         SCL=0;
  •         delay();
  •     }
  •     return k;
  • }
  • void write_add(uchar address,uchar date)
  • {
  •     start();
  •     write_byte(0xa0);   //10100000  前四位固定 接下来三位全部被接地了 所以都是0 最后一位是写 所以为低电平
  •     respons();
  •     write_byte(address);
  •     respons();
  •     write_byte(date);
  •     respons();
  •     stop();
  • }
  • uchar read_add(uchar address)
  • {
  •     uchar date;
  •     start();
  •     write_byte(0xa0);
  •     respons();
  •     write_byte(address);
  •     respons();
  •     start();
  •     write_byte(0xa1);
  •     respons();
  •     date=read_byte();
  •     stop();
  •     return date;
  • }
  • void display(uchar ge,uchar shi)
  • {
  •     P0=0xff;
  •     LS138A=0;   //第一位
  •     LS138B=0;
  •     LS138C=0;
  •     P0=table[ge];
  •     delay_1ms(5);
  •     P0=0xff;
  •     LS138A=1;   //第二位
  •     LS138B=0;
  •     LS138C=0;
  •     P0=table[shi];
  •     delay_1ms(5);
  •     P0=0xff;
  • }
  • void main()
  • {
  •     init();
  •     second=read_add(2); //读出保存的数据
  •     if(second>=100)
  •         second=0;
  •     TMOD=0x01;      //定时器工作方式1
  •     ET0=1;
  •     EA=1;
  •     TH0=(65536-50000)/256;
  •     TL0=(65536-50000)%256;
  •     TR0=1;          //开始计时
  •     while(1)
  •     {
  •         display(second/10,second%10);
  •         if(write==1)
  •         {
  •             write=0;
  •             write_add(2,second);
  •         }
  •     }
  • }
  • void t0() interrupt 1
  • {
  •     TH0=(65536-50000)/256;
  •     TL0=(65536-50000)%256;
  •     tempt++;
  •     if(tempt==20)
  •     {
  •         tempt=0;
  •         second++;
  •         write=1;
  •         if(second==100)
  •             second=0;
  •     }
  • }


这是电路图


2.DA转换

[cpp] view plaincopyprint?

  • //I2C总线很强大
  • //程序功能：通过DA转换把输出电压逐渐增大，使加在上面的发光二级管慢慢变亮
  • //          到最亮后再变暗，如此循环
  • #include <reg51.h>
  • #define uchar unsigned char
  • #define uint unsigned int
  • #define  PCF8591 0x90    //PCF8591 地址
  • sbit SCL=P2^1;  //串行时钟输入端
  • sbit SDA=P2^0;  //串行数据输入端
  • void delay()    //延时4-5个微秒
  • {;;}
  • void delay_1ms(uint z)
  • {
  •     uint x,y;
  •     for(x=z;x>0;x--)
  •         for(y=110;y>0;y--)
  •             ;
  • }
  • void start()//开始信号
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=0;
  •     delay();
  • }
  • void stop() //停止信号
  • {
  •     SDA=0;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }
  • void respons()//应答    相当于一个智能的延时函数
  • {
  •     uchar i;
  •     SCL=1;
  •     delay();
  •     while((SDA==1)&&(i<250))
  •         i++;
  •     SCL=0;
  •     delay();
  • }
  • void init() //初始化
  • {
  •     SDA=1;
  •     delay();
  •     SCL=1;
  •     delay();
  • }
  • void write_byte(uchar date) //写一字节数据
  • {
  •     uchar i,temp;
  •     temp=date;
  •     for(i=0;i<8;i++)
  •     {
  •         temp=temp<<1; //左移一位 移出的一位在CY中
  •         SCL=0;          //只有在scl=0时sda能变化值
  •         delay();
  •         SDA=CY;
  •         delay();
  •         SCL=1;
  •         delay();
  •     }
  •     SCL=0;
  •     delay();
  •     SDA=1;
  •     delay();
  • }
  • void write_add(uchar control,uchar date)
  • {
  •     start();
  •     write_byte(PCF8591);    //10010000  前四位固定 接下来三位全部被接地了 所以都是0 最后一位是写 所以为低电平
  •     respons();
  •     write_byte(control);
  •     respons();
  •     write_byte(date);
  •     respons();
  •     stop();
  • }
  • void main()
  • {
  •     uchar a;
  •     init();
  •     while(1)
  •     {
  •         write_add(0x40,a);
  •         delay_1ms(5);
  •         a++;
  •         if(a>250)
  •             a=0;
  •     }
  • }






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沙发
ID:79544 发表于 2015-10-29 22:58 | 只看该作者
高手啊学习分享学习啦
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板凳
ID:213326 发表于 2017-7-3 09:45 | 只看该作者
楼主，感谢分享，我的板子没有时钟输入端，只有数据输入端，数据输出端，Gnd，关于数模转换的那个怎么弄
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地板
ID:269211 发表于 2018-1-26 22:12 | 只看该作者
高手啊学习分享学习啦
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5#
ID:292943 发表于 2018-3-20 20:21 | 只看该作者
void write_byte(uchar date) //写一字节数据 {     uchar i,temp;     temp=date;     for(i=0;i<8;i++)     {         temp=temp<<1; //左移一位 移出的一位在CY中         SCL=0;          //只有在scl=0时sda能变化值         delay();         SDA=CY;         delay();         SCL=1;         delay();     }     SCL=0;     delay();     SDA=1;     delay(); }
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6#
ID:292943 发表于 2018-3-20 20:22 | 只看该作者
可以在详细说一下，是怎样说一字节的数据吗
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7#
ID:643751 发表于 2020-2-18 23:00 | 只看该作者
我目前看了一半 不过大体上都看懂了 后面的还没看懂 不过具体等实战
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