MCS－51单片机与二线制串行E2PROM的接口方法

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    摘　要：本文介绍二线制串行E2PROM的操作协议以及和MCS－51系列单片机的接口方法，着重讨论如何利用MCS－51的两条I／O线通过软件产生I2C总线所要求的操作时序，以实现MCS－51对二线制串行E2PROM的读写操作。
关键词：二线制串行EEPROM；I2C总线；主器件；从器件

　　二线制串行E2PROM是一种非易失存储器，以其体积小、功耗低、操作灵活、性价比高、存储数据可靠等诸多优点，是单片机应用系统中非易失存储器的理想选择。但二线制串行E2PROM的操作采用I2C总线协议，而MCS－51系列单片机没有I2C接口，我们在研制“GLM－500测湿仪”时，利用MCS－51单片机的两条I／O线，通过软件产生I2C总线所要求的操作时序，可方便地实现MCS－51对二线制串行E2PROM的读写操作。

1　二线制串行E2PROM的引脚功能及基本操作时序
　　图1是二线制串行E2PROM 24C01／02／04／08／16的引脚排列图。
　　仅SCL和SDA端为基本的总线操作端；SCL是串行时钟输入端；SDA是串行数据输入／输出端；漏极开路输出需接上拉电阻到VDD；WP是写保护端，接高电平时，只能读出，禁止写入；A0、A1、A2是片选端，对于
　　24C01／02／04／08／16，内部无连接，可接至VSS。




    I2C总线协议运用主／从双向通讯。发送数据到总线上的器件定义为发送器，接收数据的器件定义为接收器。主器件和从器件都可工作于接收器和发送器状态，但总线必须由主器件（通常为微处理器）控制，主器件产生串行时钟（SCL），控制总线上数据传送的方向，并产生开始和停止信号。
　　总线从主器件产生开始条件后到产生停止条件期间有效，微处理器对串行E2PROM的读写操作在开始位控制下开始，在停止位控制下结束。
　　当SCL和SDA均为高电平时，定义为总线空闲状态，数据的传送必须在总线空闲时才能开始。当SCL为高电平时，SDA由高到低的变化为传送数据的开始位；而当SCL为高电平时，SDA由低到高的变化为停止位。在开始条件以后，SDA上数据的改变必须在SCL为低电平期间进行，在SCL为高电平期间， SDA必须保持稳定。每传送一位数据，主器件必须发出一个时钟脉冲。开始与停止条件如图2所示。




　　一次读操作读出的字节数由主器件决定，没有限制，多到一次可以读出整个存储器的内容；而对于写操作，一次最多可以写入一个页面的字节数，如果超过了节），则前面接收到的数据将被覆盖。
　　数据传送过程中，每接收一个数据，接收器必须产生一个低电平的确认信号，主器件必须产生一个与此确认位相应的时钟脉冲。
　　开始位以后，主器件需送出8位的控制字节，其格式请参考有关的文献。2　接口方法

　　MCS－51系列单片机由于没有I2C总线接口，可利用两条I／O线P1．0和P1．1分别连至串行E2PROM的SCL和SDA端，通过软件产生E2PROM所要求的读写时序，MCS－51系列单片机与24C04的硬件连接如图3所示。



3　读写程序

　　MCS－51系列单片机对二线制串行E2PROM读写时，必须产生开始位，发送控制字节，控制数据传送，产生停止位。按照图3的连接，MCS－51系列单片机对24C04的读写程序如下：
    ①字节读子程序
　　入口条件：R0中存放块内写入单元的地址；R1中存放待写入的数据；R2中存放控制字节。
BYWR：SETBP1．0　　；产生开始位
          CLRP1．1
          CLRP1．0
          MOV A，R2　　；发送控制字节
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          NOP
          JBP1．1，BYWR
           　；判有无确认信号，接收器没确认重新开始
          CLRP1．0
          MOV A，R0　　；发送块内写入字节地址
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　　；判确认信号
          CLRP1．0
          MOV A，R1　　；发送写入数据
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　　；判确认信号  
          CLRP1．0
          CLRP1．1　　；产生停止位
          SETBP1．0
          SETBP1．1
          CLRP1．0
　     　RET
②字节写子程序
　　入口条件：R0中存放块内读出字节的地址；R2中存放控制字节，其最低位为0。
返回结果：读出的数据存于R1中。
    BYRD：SETBP1．0　　；产生开始位
          CLR P1．1
          CLR P1．0
          MOV A，R2　　；发送控制字节
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          NOP
          JBP1．1,BYRD
            　　；判确认信号，接收器未确认重新开始
          CLR P1．0
          MOV A，R0　　；发送块内读出字节地址
          LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　　；判确认信号
          CLR P1．0　　；产生读开始位
          SETBP1．0
          CLR P1．1
          CLR P1．0
          MOV A，R2　　；发送控制字节
          SETBACC．0LCALLSBWR
          SETBP1．1
          SETBP1．0
          JBP1．1，$　　；判确认信号
          CLR P1．0
        　MOV R7，＃8　　；接收8位数据
BYR1：SETBP1．0
      MOV C，P1．1
      RLC ACLRP1．0
　  DJNZR7，BYR1
   CLRP1．1
   SETBP1．0　　；产生停止位
      SETBP1．1
      CLRP1．0
      MOV R1，A
  　　RET
      SBWR：MOV R7，＃8
      SB1： RLC A
            MOVP1．1，C
            SETBP1．0
            CLRP1．0
            DJNZR7，SB1
            RET
　　以上子程序对二线制串行E2PROM读写可靠，提供入口条件后可直接调用，此外，串行E2PROM还可进行顺序读和页面写，限于篇幅，不再列出其程序。

　
         
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