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-4us
2、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 DELAY
JB SDA，$ ;等待数据线变低
ACALL DELAY
CLR 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，#00H
SETB SDA
SETB SCL
LOP0: JNB SDA，LOP
DJNZ R4，LOP0 ;循环255次
LOP: ACALL DEL
CLR SCL
RET
接收时的应答信号
ACK1: CLR SDA ;数据线置低
SETB SCL ;时钟线置高
NOP
NOP
CLR SCL ;时钟线置低
SETB SDA ;数据线置高
RET
3、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P1.6
I2C_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 0000H
LJMP START
ORG 0030H
START: MOV SP,#70H
MOV I2C_Data ,#00H
MOV I2C_Addr,#0FH
ACALL I2C_READ
MOV I2C_Data ,A ;读出数据
INC I2C_Data
MOV I2C_Addr ,#0FH ;更新数据
ACALL I2C_WRITE
LCALL DATAEDIT ;数据加工