上一節(jié)介紹的是 I2C 每一位信號的時序流程，而 I2C 通信在字節(jié)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(fā)送一個從機(jī)的地址，這個地址一共有7位，緊跟著的第8位是數(shù)據(jù)方向位(R/W)，“0”表示接下來要發(fā)送數(shù)據(jù)（寫），‘“1”表示接下來是請求數(shù)據(jù)（讀）。

我們知道，打電話的時候，當(dāng)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(dāng)我們發(fā)送完了這7位地址和1位方向后，如果發(fā)送的這個地址確實存在，那么這個地址的器件應(yīng)該回應(yīng)一個 ACK（拉低 SDA 即輸出“0”），如果不存在，就沒“人”回應(yīng) 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(rèn)一下這個問題。

我們板子上的 EEPROM 器件型號是 24C02，在 24C02 的數(shù)據(jù)手冊3.6節(jié)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(shè)計,由芯片上的 A2、A1、A0 這3個引腳的實際電平?jīng)Q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。

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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(jìn)制的 0b1010000，也就是 0x50。我們用 I2C 的協(xié)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 <reg52.h>
#define LCD1602_DB P0
sbit LCD1602_RS = P1^0;
sbit LCD1602_RW = P1^1;
sbit LCD1602_E = P1^5;

/* 等待液晶準(zhǔn)備好 */
void LcdWaitReady(){
    unsigned char sta;
    LCD1602_DB = 0xFF;
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 1;
    do {
        LCD1602_E = 1;
        sta = LCD1602_DB; //讀取狀態(tài)字
        LCD1602_E = 0;
    } while (sta & 0x80); //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重復(fù)檢測直到其等于 0 為止
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)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(jié)數(shù)據(jù)，dat-待寫入數(shù)據(jù)值 */
void LcdWriteDat(unsigned char dat){
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 1;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = dat;
    LCD1602_E = 1;
    LCD1602_E = 0;
}
/* 設(shè)置顯示 RAM 起始地址，亦即光標(biāo)位置，(x,y)-對應(yīng)屏幕上的字符坐標(biāo) */
void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y){
    unsigned char addr;
    if (y == 0){ //由輸入的屏幕坐標(biāo)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(shè)置 RAM 地址
}
/* 在液晶上顯示字符串，(x,y)-對應(yīng)屏幕上的起始坐標(biāo)，str-字符串指針 */
void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str){
    LcdSetCursor(x, y);//設(shè)置起始地址
    while (*str != '\0'){ //連續(xù)寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)，直到檢測到結(jié)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(shù)據(jù)接口
    LcdWriteCmd(0x0C); //顯示器開，光標(biāo)關(guān)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 <reg52.h>
#include <intrins.h>
#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(yīng)答值轉(zhuǎn)換為字符串
    str[1] = '0';
    str[2] = ':';
    str[3] = (unsigned char)ack + '0';
    str[4] = '\0';
    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(yīng)答值轉(zhuǎn)換為字符串
    str[1] = '2';
    str[2] = ':';
    str[3] = (unsigned char)ack + '0';
    str[4] = '\0';
    LcdShowStr(8, 0, str); //顯示到液晶上
    while (1);
}
/* 產(chǎn)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(chǎn)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(jié)，返回值-從機(jī)應(yīng)答位的值 */
bit I2CWrite(unsigned char dat){
    bit ack; //用于暫存應(yīng)答位的值
    unsigned char mask; //用于探測字節(jié)內(nèi)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(jìn)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(shù)據(jù)發(fā)送完后，主機(jī)釋放 SDA，以檢測從機(jī)應(yīng)答
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1; //拉高 SCL
    ack = I2C_SDA; //讀取此時的 SDA 值，即為從機(jī)的應(yīng)答值
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0; //再拉低 SCL 完成應(yīng)答位，并保持住總線
    return ack; //返回從機(jī)應(yīng)答值
}
/* I2C 尋址函數(shù)，即檢查地址為 addr 的器件是否存在，返回值-從器件應(yīng)答值 */
bit I2CAddressing(unsigned char addr){
    bit ack;
    I2CStart(); //產(chǎn)生起始位，即啟動一次總線操作
    //器件地址需左移一位，因?qū)ぶ访畹淖畹臀?    //為讀寫位，用于表示之后的操作是讀或?qū)?    ack = I2CWrite(addr<<1);
    I2CStop(); //不需進(jìn)行后續(xù)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(fā)板上運行完畢，會在液晶上邊顯示出來我們預(yù)想的結(jié)果，主機(jī)發(fā)送一個存在的從機(jī)地址，從機(jī)會回復(fù)一個應(yīng)答位，即應(yīng)答位為0；主機(jī)如果發(fā)送一個不存在的從機(jī)地址，就沒有從機(jī)應(yīng)答，即應(yīng)答位為1。

前面的章節(jié)中已經(jīng)提到利用庫函數(shù)nop()可以進(jìn)行精確延時，一個nop()的時間就是一個機(jī)器周期，這個庫函數(shù)包含在 intrins.h 這個文件中，如果要使用這個庫函數(shù)，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(shù)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(xiàn)，也就是說實際程序產(chǎn)生的時序必須小于等于 100k 的時序參數(shù)，很明顯也就是要求 SCL 的高低電平持續(xù)時間都不短于 5 us，因此我們在時序函數(shù)中通過插入 I2CDelay()這個總線延時函數(shù)（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(dá)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(xué)習(xí)一個發(fā)送數(shù)據(jù)的技巧，就是 I2C 通信時如何將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。大家注意函數(shù) I2CWrite 中，用的那個 for 循環(huán)的技巧。for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)，由于 I2C 通信是從高位開始發(fā)送數(shù)據(jù)，所以我們先從最高位開始，0x80 和 dat 進(jìn)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(jié)束，最終通過 if 語句，把 dat 的8位數(shù)據(jù)依次發(fā)送了出去。其它的邏輯大家對照前邊講到的理論知識，認(rèn)真研究明白就可以了。