江科大51单片机笔记【12】AT24C02(I2C总线)

ops/2025/3/16 15:19:42/

写在前言


  此为博主自学江科大51单片机(B站)的笔记,方便后续重温知识

  在后面的章节中,为了防止篇幅过长和易于查找,我把一个小节分成两部分来发,上章节主要是关于本节课的硬件介绍、电路图、原理图等理论知识,主要是为下章节的代码部分打基础。

  我的单片机是24年12月在tb普中买的,型号是STC89C52,在原视频中引脚或接口不对应的我都会改正,保证在我的机子上能运行才发上来的,还有一些文字部分是我的理解,并非照搬,所以可能有理解不到位的现象。

  如有误或交流,敬请指点提问

一、存储器

1.介绍

RAM的特点是存储速度特别快,但是掉电会丢失;ROM的特点是存储速度特别慢,但是掉电不会丢失

SRAM是所有存储器最快的,一般用于电脑的CPU高速缓存,容量相对较少,成本较高;DRAM原理是用电容存储,容值很小,需要配一个扫描电路,需要每隔一段时间补电,一般用于电脑的内存条,手机的运行内存,容量相对较大,成本较低

ROM的前四个都是一个系列的,MaskROM只能读取不能写;PROM可编程,但是只能写入一次;EPROM即可以编程也可以擦除,清除需要拿紫外线照射30分钟,E2PROM这种只需要用电就可以擦除(本单片机所用);Flash(闪存):电脑固态硬盘,手机存储,运用最广泛;硬盘(电脑机械硬盘,利用电磁存储)、软盘(淘汰)、光盘(光信号存储)

2.简化模型

横向的线成为地址总线;竖向的线称为数据总线

我们在横线赋值就是选择地址,在竖线赋值就是写入数据

右边这样接一个二极管的连接方式可以有效防止其他行干扰

PROM跟MaskROM其实一样,蓝色的二极管是一种特殊二极管,即很容易击穿,当我们在横线给高电压,蓝色二极管就会被击穿,就会变成右边的状态,但是被击穿之后就永远被击穿了,所以我们只能写入一次,这就是PROM

二、AT24C02

1.介绍

  • AT24C02是一种可以实现掉电不丢失的存储器,可用于保存单片机运行时想要永久保存的数据信息
  • 存储介质:EPROM
  • 通讯接口:I2C总线
  • 容量:256字节

2.引脚及应用电路

  • VCC、GND:电源(1.8V-5.5V)
  • WP:写保护(高电平有效
  • SCL、SDA:I2C接口
  • A0、A1、A2:I2C地址

3.内部结构框图  

三、I2C(I方C)总线(重难点)

总览:先介绍,电路,然后学六种时序函数,写数据帧,学三种数据帧,再学习AT24C02数据帧

1.介绍

  • I2C总线(intel IC BUS)是有飞利浦公司开发的一种通用数据总线
  • 两根通信线:SCL(serial clock)、SDA(serial data)
  • 同步、半双工、带数据应答
  • 通用的I2C总线,可以使各种设备的通信标准统一,对于厂家来说,使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性,对于应用者来说,使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议、降低了学习和应用的难度
  • 左1图是一个小巧的OLED屏幕,左2图是D3231,一种时钟芯片,比1302精度高很多 ,右1图是一种陀螺仪传感器,姿态传感器,用于平衡车无人机等;这些都可以通过I2C模块进行通信

2.电路规范

  • 所有I2C设备的SCL连在一起,SDA连在一起
  • 设别的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
  • SCL和SDA各添加一个上拉电阻,阻值一般为4.7K欧左右
  • 开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能,此设计主要是为了解决多级通信互相干扰的问题
  • 左图是一个连接图,开漏输出保证了CPU想通信某一个设备时,其他设备没有干扰,给1就会进入浮空状态
  • 右图是内部结构,下面的三角是一个输入的缓存,输入阻抗很大相当于断开,相当于一个电压表监视着电压;上面是目视管,相当于电子开关,给低电平导通,给高电平断开,不干扰外界

3.I2C时序结构

(1)起始和终止

  • 起始条件:SCL高电平期间,SDA从高电平切换到低电平S:Start
  • 终止条件:SCL高电平期间,SDA从低电平切换到高电平P:Stop

(2)发送和接收

  •  发送一个字节:SCL低电平期间,主机(单片机)将数据位依次放到SDA线上(高位在前),然后拉高SCL,从机将在SCL高电平期间读取数据位,所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化,依次循环上述过程8次,即可发送一个字节

  • 接收一个字节: SCL低电平期间,从机将数据位依次放到SDA线上(高位在前),然后拉高SCL,主机将在SCL高电平期间读取数据位,所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化,依次循环上述过程8次,即可接收一个字节(主机在接收之前,需要释放SDA)

(3)应答

  • 发送应答:在接收完一个字节之后,主机在下一个时钟发送一位数据,数据0表示应答,数据1表示非应答
  • 接收应答:在发送完一个字节之后,主机在下一个时钟接收一位数据,判断从机是否应答,数据0表示应答,数据1表示非应答(主机在接收之前,需要释放SDA)

4.I2C数据帧

(1)发送一帧数据

首先是Strat起始时序;第二个是发送“从机地址+读写位”,又分为八位,前七位是地址,地位前4位是固定的,不同芯片不同,我们24C02固定为1010,最后一位是读写标识位;第三个是RA:0,接收应答,每次发送后都会加一个接收应答,接下来是发送第一个字节,接收应答,发送第二个字节,接收应答等等等,最后是Stop结束时序

(2)接收一帧数据

结构差不多都一样,区分就是第二个的最后一位是读取位,然后最后一位要发送非发送应答

(3)符合格式(先发送再接收数据帧)

就是在发送完数据帧,不写终止时序,接上读取数据帧

5.AT24C02数据帧

  • 字节写:在WORD ADDRESS处写入数据DATA

  • 随机读:读出在WORD ADDRESS处的数据DATA
  • AT24C02的固定地址为1010,可配置地址本开发板上为000,所以SLAVE ADDRESS+W为0xA0,SLAVE ADDRESS+R为0xA1 

下面看看手册里的关于这部分的解释

  • 字节写:在“字地址”处写入“数据”

  • 随机读:读出在“字地址”处的“数据”


http://www.ppmy.cn/ops/166230.html

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