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I2C每一位信號的時序流程，而I2C通信在字節級的傳輸中，也有固定的時序要求。I2C通信的起始信號（Start）后，首先要發送一個從機的地址，這個地址一共有 7位，緊跟著的第 8 位是數據方向位（R/W），“0”表示接下來要發送數據（寫），‘“1”表示接下來是請求數據（讀）。
我們知道，打電話的時候，當撥通電話，接聽方撿起電話肯定要回一個“喂”，這就是告訴撥電話的人，這邊有人了。同理，這個第九位 ACK 實際上起到的就是這樣一個作用。當我們發送完了這 7 位地址和 1 位方向后，如果發送的這個地址確實存在，那么這個地址的器件應該回應一個 ACK（拉低 SDA 即輸出“0”），如果不存在，就沒“人”回應 ACK（SDA將保持高電平即“1”）。
那我們寫一個簡單的程序，訪問一下我們板子上的 EEPROM 的地址，另外再寫一個不存在的地址，看看它們是否能回一個 ACK，來了解和確認一下這個問題。
我們板子上的 EEPROM 器件型號是 24C02，在 24C02 的數據手冊 3.6 節中可查到，24C02的 7 位地址中，其中高 4 位是固定的 0b1010，而低 3 位的地址取決于具體電路的設計，由芯片上的 A2、A1、A0 這 3 個引腳的實際電平決定，來看一下我們的 24C02 的電路圖，它和24C01 的原理圖完全一樣，如圖 14-4 所示。
圖 14-4 24C02 原理圖
從圖 14-4 可以看出來，我們的 A2、A1、A0 都是接的 GND，也就是說都是 0，因此 24C02的 7 位地址實際上是二進制的 0b1010000，也就是 0x50。我們用 I2C 的協議來尋址 0x50，另外再尋址一個不存在的地址 0x62，尋址完畢后，把返回的 ACK 顯示到我們的 1602 液晶上，大家對比一下。
/***************************Lcd1602.c 文件程序源代碼*****************************/
#include
#define LCD1602_DB P0
sbit LCD1602_RS = P1^0;
sbit LCD1602_RW = P1^1;
sbit LCD1602_E = P1^5;
/* 等待液晶準備好 */
unsigned char sta;
LCD1602_DB = 0xFF;
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 1;
do {
LCD1602_E = 1;
sta = LCD1602_DB; //讀取狀態字
LCD1602_E = 0;
} while （sta & 0x80）; //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重復檢測直到其等于 0 為止
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節命令，cmd-待寫入命令值 */
void LcdWriteCmd（unsigned char cmd）{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS = 0;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = cmd;
LCD1602_E = 1;
LCD1602_E = 0;
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節數據，dat-待寫入數據值 */
void LcdWriteDat（unsigned char dat）{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS = 1;
LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = dat;
LCD1602_E = 1;
LCD1602_E = 0;
}
/* 設置顯示 RAM 起始地址，亦即光標位置，（x，y）-對應屏幕上的字符坐標 */
void LcdSetCursor（unsigned char x， unsigned char y）{
unsigned char addr;
if （y == 0）{ //由輸入的屏幕坐標計算顯示 RAM 的地址
addr = 0x00 + x; //第一行字符地址從 0x00 起始
}else{
addr = 0x40 + x; //第二行字符地址從 0x40 起始
}
LcdWriteCmd（addr | 0x80）; //設置 RAM 地址
}
/* 在液晶上顯示字符串，（x，y）-對應屏幕上的起始坐標，str-字符串指針 */
void LcdShowStr（unsigned char x， unsigned char y， unsigned char *str）{
LcdSetCursor（x， y）;//設置起始地址
while （*str ！= ‘’）{ //連續寫入字符串數據，直到檢測到結束符
LcdWriteDat（*str++）;
}
}
/* 初始化 1602 液晶 */
void InitLcd1602（）{
LcdWriteCmd（0x38）; //16*2 顯示，5*7 點陣，8 位數據接口
LcdWriteCmd（0x0C）; //顯示器開，光標關閉
LcdWriteCmd（0x06）; //文字不動，地址自動+1
LcdWriteCmd（0x01）; //清屏
}
/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/
#include
#include
#define I2CDelay（） {_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}
sbit I2C_SCL = P3^7;
sbit I2C_SDA = P3^6;
bit I2CAddressing（unsigned char addr）;
extern void InitLcd1602（）;
extern void LcdShowStr（unsigned char x， unsigned char y， unsigned char *str）;
void main（）{
bit ack;
unsigned char str［10］;
InitLcd1602（）; //初始化液晶
ack = I2CAddressing（0x50）; //查詢地址為 0x50 的器件
str［0］ = ‘5’; //將地址和應答值轉換為字符串
str［1］ = ‘0’;
str［2］ = ‘：’;
str［3］ = （unsigned char）ack + ‘0’;
str［4］ = ‘’;
LcdShowStr（0， 0， str）; //顯示到液晶上
ack = I2CAddressing（0x62）; //查詢地址為 0x62 的器件
str［0］ = ‘6’; //將地址和應答值轉換為字符串
str［1］ = ‘2’;
str［2］ = ‘：’;
str［3］ = （unsigned char）ack + ‘0’;
str［4］ = ‘’;
LcdShowStr（8， 0， str）; //顯示到液晶上
while （1）;
}
/* 產生總線起始信號 */
void I2CStart（）{
I2C_SDA = 1; //首先確保 SDA、SCL 都是高電平
I2C_SCL = 1;
I2CDelay（）;
I2C_SDA = 0; //先拉低 SDA
I2CDelay（）;
I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL
}
/* 產生總線停止信號 */
void I2CStop（）{
I2C_SCL = 0; //首先確保 SDA、SCL 都是低電平
I2C_SDA = 0;
I2CDelay（）;
I2C_SCL = 1; //先拉高 SCL
I2CDelay（）;
I2C_SDA = 1; //再拉高 SDA
I2CDelay（）;
}
/* I2C 總線寫操作，dat-待寫入字節，返回值-從機應答位的值 */
bit I2CWrite（unsigned char dat）{
bit ack; //用于暫存應答位的值
unsigned char mask; //用于探測字節內某一位值的掩碼變量
for （mask=0x80; mask！=0; mask》》=1）{ //從高位到低位依次進行
if （（mask&dat） == 0）{ //該位的值輸出到 SDA 上
I2C_SDA = 0;
}else{
I2C_SDA = 1;
}
I2CDelay（）;
}
I2C_SCL = 1; //拉高 SCL
I2CDelay（）;
I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL，完成一個位周期
I2C_SDA = 1; //8 位數據發送完后，主機釋放 SDA，以檢測從機應答
I2CDelay（）;
I2C_SCL = 1; //拉高 SCL
ack = I2C_SDA; //讀取此時的 SDA 值，即為從機的應答值
I2CDelay（）;
I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL 完成應答位，并保持住總線
return ack; //返回從機應答值
}
/* I2C 尋址函數，即檢查地址為 addr 的器件是否存在，返回值-從器件應答值 */
bit I2CAddressing（unsigned char addr）{
bit ack;
I2CStart（）; //產生起始位，即啟動一次總線操作
//器件地址需左移一位，因尋址命令的最低位
//為讀寫位，用于表示之后的操作是讀或寫
ack = I2CWrite（addr《《1）;
I2CStop（）; //不需進行后續讀寫，而直接停止本次總線操作
return ack;
}
我們把這個程序在 KST-51開發板上運行完畢，會在液晶上邊顯示出來我們預想的結果，主機發送一個存在的從機地址，從機會回復一個應答位，即應答位為 0；主機如果發送一個不存在的從機地址，就沒有從機應答，即應答位為 1。
前面的章節中已經提到利用庫函數_nop_（）可以進行精確延時，一個_nop_（）的時間就是一個機器周期，這個庫函數包含在 intrins.h 這個文件中，如果要使用這個庫函數，只需要在程序最開始，和包含 reg52.h 一樣，include之后，程序中就可以使用這個庫函數了。
還有一點要提一下，I2C通信分為低速模式 100kbit/s、快速模式 400kbit/s 和高速模式3.4Mbit/s。因為所有的 I2C 器件都支持低速，但卻未必支持另外兩種速度，所以作為通用的I2C 程序我們選擇 100k 這個速率來實現，也就是說實際程序產生的時序必須小于等于 100k的時序參數，很明顯也就是要求 SCL 的高低電平持續時間都不短于 5us，因此我們在時序函數中通過插入 I2CDelay（）這個總線延時函數（它實際上就是 4 個 NOP 指令，用 define 在文件開頭做了定義），加上改變 SCL 值語句本身占用的至少一個周期，來達到這個速度限制。如果以后需要提高速度，那么只需要減小這里的總線延時時間即可。
此外我們要學習一個發送數據的技巧，就是I2C通信時如何將一個字節的數據發送出去。大家注意函數 I2CWrite 中，用的那個 for 循環的技巧。for （mask=0x80; mask！=0; mask》》=1），由于 I2C 通信是從高位開始發送數據，所以我們先從最高位開始，0x80 和 dat 進行按位與運算，從而得知 dat 第 7 位是 0 還是 1，然后右移一位，也就是變成了用 0x40 和 dat 按位與運算，得到第 6 位是 0 還是 1，一直到第 0 位結束，最終通過 if 語句，把 dat 的 8 位數據依次發送了出去。其它的邏輯大家對照前邊講到的理論知識，認真研究明白就可以了。
責任編輯；zl
工商網監
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