实验八I2C通信协议一、实验目的：1、培养学生阅读资料的能力；2、加深学生对I2C总线通信协议的理解；3、加强学生对模块化编程的理解；二、实验环境：1、硬件环境：PC机一台、单片机实验板一块、母头串口交叉线、USB电源线；2、软件环境：keil uVision2集成开发环境；STC-ISP下载上位机软件；三、实验原理：要学会I2C通信协议的编程，关键是要看懂并掌握其时序图，理解对I2C通信协议相关子程序的实验编写。
I2C通信协议的总线时序图如下所示：I2C总线时序图I2C相关子程序的详细介绍1、起始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
2、结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
起始信号和结束信号的时序图如下所示：起始信号和结束信号的时序图起始信号的流程如下:1、SCL和SDA拉高，保持时间约为0.6us-4us;2、拉低SDA，保持时间为约为0.6us-4us；3、拉低时钟线结束信号的流程如下：1、SCL置高电平，SDA置低电平，保持时间约为0.6us-4us2、SDA拉高，保持时间约为1.2-4us；应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。
若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
应答信号的时序图如下所示：应答时序图发送时的应答信号;**********应答信号**********ACK: SETB SDA ;数据线置高SETB SCL ;时钟线置高ACALL DELAYJB SDA，$ ;等待数据线变低ACALL DELAYCLR SCL ;时钟线置低RET注意：这里如果数据线一直为高将进入死循环，所以一般我们都会在这做一个容错的处理。
具体的程序如下：ACK: MOV R4，#00HSETB SDASETB SCLLOP0: JNB SDA，LOPDJNZ R4，LOP0 ;循环255次LOP: ACALL DELCLR SCLRET接收时的应答信号ACK1: CLR SDA ;数据线置低SETB SCL ;时钟线置高NOPNOPCLR SCL ;时钟线置低SETB SDA ;数据线置高RET3、字节的发送和接收写周期时序图一字节数据发送子程序，流程如下：图6-22 发送子程序流程图（2）一字节数据接收子程序，流程如下：图6-23 接收子程序流程图7、写操作（1）字节写图6-24 字节写时序图流程如下：图6-25 字节写的流程图（2）页写图6-26 页写时序图页写流程如下：8、读操作（1）选择读图6-28 选择读时序图图6-29 NO ACK时序图（2）连续读图6-30 连续读时序图四、实验原理图：I2C总线电路图五、实验例题：例题一编写一程序，实现I2C的指定字节读写，用24C08来记录单片机复位或者开机的次数，并将复位或者开机的次数显示在数码管上。
程序分析本程序利用单片机复位时程序总是从0000H开始执行的特性。
用24C08的一个单元来存储开机的次数，程序一开始就将次数读出来，加上本次的开机，显示在数码管上。
再将加1之后的数据存入24c08的对应单元。
程序代码;************************************************************************** ;****程序功能：实现对24C08的字节读写，用24C08记录开机次数，显示在数码管上;****程序编写: 李代勇;****编写日期: 2007/2/04;************************************************************************** ;************************************************************************** ;初始化数据设置;************************************************************************** SDA EQU P1.7 ;定义数据线为P1.7（实验板上已固定，不可更改）SCL EQU P1.6 ;定义始终线为P1.6I2C_Addr EQU 10H ;定义地址缓冲区，存储要读写24C08的单元地址I2C_Data EQU 12H ;用于缓冲要读写的数据D_BUF0 EQU 55H ;数码管显示缓冲区（个位）D_BUF1 EQU 56H ;数码管显示缓冲区（十位）D_BUF2 EQU 57H ;数码管显示缓冲区（百位）FLAG BIT 00H ;定义标志位，确定百位是否等于0，不等于0置1;************************************************************************** ;程序段：主程序;************************************************************************** ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART: MOV SP,#70HMOV I2C_Data ,#00HMOV I2C_Addr,#0FHACALL I2C_READMOV I2C_Data ,A ;读出数据INC I2C_DataMOV I2C_Addr ,#0FH ;更新数据ACALL I2C_WRITELCALL DATAEDIT ;数据加工WAIT: LCALL DISPLAY ;显示数据AJMP W AIT;************************************************************************** ;函数名称：DA TAEDIT;输入参数：I2C_Data;输出参数：D_BUF0,D_BUF1,D_BUF2;函数功能：处理数据，确定每一位数码管要显示的数字，; 因为01，只要求显示1，10只要求显示10（而不是显示010）; 101要求显示101;************************************************************************** DA TAEDIT:MOV A,I2C_DataMOV B,#100DIV ABJZ L1 ;根据百位是否等于0确定百位的显示MOV D_BUF2,A ;百位不等于0，直接显示百位的数字SETB FLAG ;百位不等于0，标志位置1AJMP NEXL1: MOV D_BUF2,#25 ;百位等于0，对百位赋一个超过段码个数的值NEX: MOV A,B ;对十位数的处理MOV B,#10DIV AB ;根据十位是否等于0确定十位的显示JZ L2L3: MOV D_BUF1,A ; 十位等于0,百位不等于0，显示十位的数字AJMP NEX1L2: JB FLAG,L3 ;十位等于0，判断百位是否也为0MOV D_BUF1,#22 ;百位、十位等于0，十位赋超过段码个数的值NEX1: MOV D_BUF0,B ;个位的赋值RET;************************************************************************** ;函数名称：DISPLAY;输入参数：D_BUF0,D_BUF1,D_BUF2;输出参数：无;占用资源：R6，R7，R0;函数功能：将D_BUF0,D_BUF1,D_BUF2显示在数码管上;************************************************************************** DISPLAY:MOV R6,#3MOV R7,#0FEHMOV DPTR,#TABMOV R0,#D_BUF0LOPP1: MOV A,@R0MOVC A,@A+DPTRMOV P0,AMOV P2,R7LCALL DELAY5MS ;动态扫描延时，消除余辉效应INC R0MOV A,R7RL AMOV R7,ADJNZ R6,LOPP1NOPRET;************************************************************************** ;函数名称：DELAY5MS;输入参数：无;输出参数：无;占用资源：60H，61H，62H;函数功能：延时5MS（24MHz晶振）;************************************************************************** DELAY5MS:MOV 60H,#1DDD2: MOV 61H,#20DDD1: MOV 62H,#248DJNZ 62H,$DJNZ 61H,DDD1DJNZ 60H,DDD2RET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_WRITE;输入参数：I2C_Addr，I2C_data;输出参数：无;函数功能：24C08字节写，将I2Cdata写入24C08的Address地址单元;************************************************************************** I2C_WRITE:I2C_WRITE_A:ACALL I2C_STARTMOV A,#10100000BLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC I2C_WRITE_ARS_ADDR:MOV A,I2C_AddrLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC RS_ADDRRS_DATA:MOV A,I2C_DataLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC RS_DATALCALL I2C_STOPLCALL DELAY10MSRET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_READ;输入参数：I2C_Addr;输出参数：I2C_Data;函数功能：24C08指定字节读，将24C08的Address地址单元的内容读到I2Cdata;************************************************************************** I2C_READ:I2C_READ_A:LCALL I2C_STARTMOV A,#10100000BLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC I2C_READ_ARS_ADDR2:MOV A,I2C_AddrLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC RS_ADDR2LCALL I2C_STARTREAD_ADDR:MOV A,#10100001BLCALL I2C_SEND8BITLCALL I2C_ACKJC READ_ADDRACALL I2C_RECEIVE8BITMOV I2C_Data ,AACALL I2C_ACKLCALL I2C_STOPRET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_START;输入参数：无;输出参数：无;函数功能：实现24C08启动时序的编写;************************************************************************** I2C_START:SETB SCLSETB SDANOP ;TSU:STA 延时时间最少0.6us,另外还有一个值为4usNOPCLR SDANOP ;THD:STA 延时时间最少0.6us,另外还有一个值为4usNOPCLR SCLNOPNOPNOPRET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_STOP;输入参数：无;输出参数：无;函数功能：实现24C08停止时序的编写;**************************************************************************I2C_STOP:CLR SDASETB SCLNOP ;TSU:STO 延时时间最少0.6us,另外还有一个值为4usNOPSETB SDANOP ;TBUF 新的发送开始前的总线空闲时间，1.2us,还有一个为4.7us NOPNOPRET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_ACK;输入参数：无;输出参数：C;函数功能：实现24C08应答时序的编写;************************************************************************** I2C_ACK:SETB SDASETB SCLNOPNOPJB SDA,I2C_ACK0CLR CAJMP I2C_ACK_ENDI2C_ACK0:SETB CI2C_ACK_END:CLR SCLRET;**************************************************************************;函数名称：I2C_SEND8BIT;输入参数：A;输出参数：无;函数功能：24C08发送8位数据;************************************************************************** I2C_SEND8BIT:MOV B,#08HI2C_SEND8BIT_A:RLC AMOV SDA,CSETB SCLNOPNOPCLR SCLDJNZ B,I2C_SEND8BIT_ARET;************************************************************************** ;函数名称：I2C_RECEIVE8BIT;输入参数：无;输出参数：A;函数功能：24C08接收8位数据;************************************************************************** I2C_RECEIVE8BIT:MOV B,#08HCLR ASETB SDAI2C_RECEIVE8IT_A:SETB SCLNOPNOPRLC ACLR SCLDJNZ B,I2C_RECEIVE8IT_ARET;************************************************************************** ;函数名称：DELAY10MS;输入参数：无;输出参数：无;函数功能：实现10MS延时（24MHz晶振）;************************************************************************** DELAY10MS:MOV 40H,#2D2: MOV 41H,#20D1: MOV 42H,#248DJNZ 42H,$DJNZ 41H,D1DJNZ 40H,D2RET;************************************************************************** ; 共阴级数码管段码数据表;************************************************************************** TAB: DB 3FH;0DB 06H;1DB 5BH;2DB 4FH;3DB 66H;4DB 6DH;5DB 7DH;6DB 07H;7DB 6FH;9END六、练习题：1、上面的例题是针对指定字节读的，每个单元所存数据为0-255，请编写一段程序，要求能存储开机次数在0-65536次。