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使用逻辑分析仪服辅助读写AT24C02

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woai32lala|  楼主 | 2024-3-20 22:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 woai32lala 于 2024-3-20 22:24 编辑

#申请原创#@21小跑堂
使用逻辑分析仪辅助读写AT24C02

一、IIC基本介绍
1、IC通信接口的来历
lIC(Inter-ntegrated Circuit)其实是IICBus简称,所以中文应该叫集成电路总线,它是一种串行通信总线,使用多主从架构,由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。

二、IIC通信接口

1、设备地址的组成
2036065faee8bb08e6.png
①    双线制。一根是SCL,作为时钟同步线;一根是SDA,作为数据传输线
②    半双工。因为真正做数据传输的只有SDA,所以使用IIC通信的双方能双向通信,但不能同时
③    同步通信。有同步信号线SCL,通信协议时序严格,SDA在通信双方初步同步后在SCL的时序下按位传输数据
④    通信为主从机模式。支持一主多从模式,通信过程中SCL一直由主机控制,而SDA则不固定
⑤    从属设备地址。因为支持主从机模式,所以IIC总线中主机在通信过程中为了确保找到具体的从机,需要先知道该从机的设备地址(Device Address)而主机则不需要设备地址

2、设备地址的组成
①设备地址一般由7bit组成,在IIC通信时,其左移一位,将最低位用作为读写位xxxx xxx(w/r)比如:
0x50 ---- 0101 0000
实际使用时0x50<<1 ==== 0xA0 最低位作为读写位
②读写位
因为IIC是半双工通信接口,所以在主机开始与从机通信前,主机需要告诉从机此次通信是谁做为发送方,谁做为接收方。故有了读写位。其中最低位为0表示写模式----主机作为发送方1表示读模式---主机作为接收方
以0x50器件地址为例:
(0x50<<1)|0x00 ==== 0xA0------写模式设备地址(0x50<<1)|0x01 ==== 0xA1------读模式设备地址

3、AT24C02介绍  

3.1、设备地址
      AT24C02的前四位地址是固定,为1010.
5205265faeeae6971a.png
后三位地址是由下面三个引脚电平状态决定。
2934665faeeb35ee1e.png
在原理图中,我们将这三个引脚都接地,所以A2、A1、A0都为0,因此设备AT24C02设备地址为1010000,即0x50,因为地址位于高位,8位数据最后一位为读写判断。
因此
写模式设备地址:0xA0
读模式设备地址:0xA1

3.2、存储大小

AT24C02共有16页,一页可存储16个字节,则一共可存储256个字节。
8370265faeecc0fd32.png
三、IIC时序
4094065faeed46659d.png
1、 空闲状态
I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时,规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态,即释放总线,由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
3349165faeee0c2b3f.png
2、 起始信号
由主设备发起,SDA和SCL都为高电平,并且高电平保持足够的一段时间,叫做启动信号的建立时间,然后 SDA由高到低的跳变,也需要保持一段时间,建立时间和保持时间可查看数据手册,如下图所示,即Start Hold Time 和Start Set-up Time,可以看出需要最少保持0.6us,那我们延时4个us,逻辑分析仪时序图绿点为起始信号,SDA由高电平变为低电平。
5057865faeef31577c.png
5319265faeefcdb8f9.png
265465faef02b36db.png
5699965faef09314e4.png
//产生IIC起始信号
voidIIC_Start(void)
{
    // 1.首先把数据线设置为输出模式
    // 总线空闲, SCL和SDA输出高
    SDA_OUT();     //sda线输出
    IIC_SDA=1;
    IIC_SCL=1;
    delay_us(4);
    IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATAchange form high to low
    delay_us(4);
    IIC_SCL=0;//钳住I2C总线,准备发送或接收数据
}

3、 停止信号
I2C通信的停止信号由主设备终止,SCL保持高电平,SDA由低电平跳变到高电平。由下图可知,停止信号SCL为在时钟信号为高电平时,SDA由高电平变为低电平,并保持至少0.6us事假,我们也延时4us。
214065faef16a0da7.png
5230565faef1bbd170.png
7198965faef2613893.png
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
   SDA_OUT();//sda线输出
   IIC_SCL=0;
   IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
   delay_us(4);
   IIC_SCL=1;
   IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
   delay_us(4);
}

4、 ACK
发送器每发送一个字节,就在时钟脉冲9期间释放数据线,由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时,规定为有效应答位(ACK简称应答位),表示接收器已经成功地接收了该字节;应答信号为高电平时,规定为非应答位(NACK),一般表示接收器接收该字节没有成功。 对于反馈有效应答位ACK的要求是,接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低,并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器,则在它收到最后一个字节后,发送一个NACK信号,以通知被控发送器结束数据发送,并释放SDA线,以便主控接收器发送一个停止信号P。
3299565faef31d29c2.png
5、 应答时序
在第9个时钟SDA 变为低电平,如下图所示。
4602665faef3baa6e7.png
不应答时序
在第9个时钟SDA 为高电平,如下图所示。
4372165faef4106fe8.png
//等待应答信号到来
//返回值:1,接收应答失败  0,接收应答成功
u8IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 ucErrTime=0;
    SDA_IN();      //SDA设置为输入
    IIC_SDA=1;
    delay_us(1);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(1);
    while(READ_SDA)
    {
        ucErrTime++;
        if(ucErrTime>250)
        {
            IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    IIC_SCL=0;//时钟输出0
    return 0;
}
//产生ACK应答
voidIIC_Ack(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=0;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
voidIIC_NAck(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
}

6、发送一个字节
我们发送一个0x30,时序如下图所示。
2122565faef50c5487.png
1115665faef5b7366d.png
我们往AT24C02的0x00地址写0x05
4691465faef677a53b.png
//在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
//WriteAddr:开始写入的地址 对24c02为0~255
//pBuffer   :数据数组首地址
//NumToWrite:要写入数据的个数
voidAT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{
       while(NumToWrite--)
       {
              AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);
              WriteAddr++;
              pBuffer++;
       }
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1,有应答
//0,无应答
voidIIC_Send_Byte(u8 txd)
{
    u8 t;
    SDA_OUT();
    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0; t<8; t++)
    {
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1;
        delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
        IIC_SCL=1;
        delay_us(2);
        IIC_SCL=0;
        delay_us(2);
    }
}

7、 读一个字节时序
任意读取一个地址里面的内容,读取时序如下图所示。
7429165faef77bdd34.png
4424965faef820e9b8.png
读取AT24C02 地址0x00中的字节,之前写入为0x05,我们读出来也为0x05,读取正确。
1353365faef89b71c5.png
//在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
//ReadAddr:开始读出的地址 对24c02为0~255
//pBuffer  :数据数组首地址
//NumToRead:要读出数据的个数
voidAT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
{
while(NumToRead)
{
        *pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);      
        NumToRead--;
}
}
//读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK
u8IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    unsigned char i,receive=0;
    SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0; i<8; i++ )
    {
        IIC_SCL=0;
        delay_us(2);
        IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;
        delay_us(1);
    }
    if (!ack)
        IIC_NAck();//发送nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送ACK
    return receive;
}

以上就是使用逻辑分析仪服辅助读写AT24C02操作流程,如有错误,请指教。


IIC实验.zip

3.34 MB

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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2024-04-02
理由:恭喜通过原创审核!期待您更多的原创作品~

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21小跑堂 2024-3-28 15:57 回复TA
借助工具--逻辑分析仪,使用软件模拟方式读写AT24C02。 

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