一文看懂AT24C02（IIC）的原理及应用

一文看懂AT24C02（IIC）的原理及应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_74219261/article/details/140733081

AT24C02是一种常用的串行CMOS E2PROM，广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍AT24C02的原理、特点及其IIC通信协议，并提供具体的代码示例，帮助读者更好地理解和应用这一器件。

AT24C02

概述：
AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能

主要特点：
存储容量：2 Kbit（256 字节），可用作保存小块配置数据或用户设置。
接口类型：I2C，总线地址支持 7 位（允许在同一总线上连接多个 EEPROM）。
电源电压：工作电压范围为 1.8V 至 5.5V，适应不同的电源要求。
操作温度范围： 通常为 -40°C 至 +85°C，适合广泛的应用环境。
数据保持时间： 高达 100 年，确保数据长期可靠保存。
写入时间： 典型写入时间约为 5ms，适用于需要快速更新的应用。
写保护： 芯片具有写保护功能，以防止意外的数据修改。

芯片管脚图如下

图一

该图来自芯片手册中，简单介绍一下各个引脚的功能

• A0、A1、A2：器件地址选择
• SDA：数据线
• SCL：时钟线
• WP:写保护线（如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss or GND 或悬空允许器件进行正常的读/写操作）

IIC通信协议

IIC为主从通信协议，采用一主多从模式即一个主机控制多个从机

图三

从机都挂载在时钟线和数据线上，每个从机都有所对应的通信地址，

AT24C02的通信地址由芯片地址和地址控制字控制字组成

芯片地址：芯片手册得知AT24C02的芯片地址为1010（高四位）

控制字：由A2、A1、A0和R/W组成

形成八位二进制编码 1010A2A1A0R/W

（R/W为0时为读，1为写）

大概通信流程如下图所示

通讯开始时时钟线高电平期间数据线拉低

对应代码

//起始信号
void I2CStart(void)
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0;    
}

接下来就是发送7位地址码（还有一位是读写位），理论上可以挂载128个从机设备

（信号读取规则为时钟线高电平期间读取数据线上的数据）

//发送一个字节
void I2CSendByte(unsigned char byt)
{
    unsigned char i;
    
    for(i=0; i<8; i++){
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        if(byt & 0x80){
            sda = 1;
        }
        else{
            sda = 0;
        }
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        scl = 1;
        byt <<= 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    
    scl = 0;  
}

接收一个字节

//接收一个字节
unsigned char I2CReceiveByte(void)
{
    unsigned char da;
    unsigned char i;
    for(i=0;i<8;i++){   
        scl = 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        da <<= 1;
        if(sda) 
            da |= 0x01;
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    return da;    
}

等待应答

//等待应答
unsigned char I2CWaitAck(void)
{
    unsigned char ackbit;
    
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    ackbit = sda; 
    scl = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    
    return ackbit;
}

发送应答

//发送应答
void I2CSendAck(unsigned char ackbit)
{
    scl = 0;
    sda = ackbit; 
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0; 
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

停止信号

//停止信号
void I2CStop(void)
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

AT24C02写入

AT24C02读取

代码如下所示

//AT24c02 写数据
void write_at24c02(unsigned char addr,unsigned char date)
{
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA0);
    I2CWaitAck();
    
    I2CSendByte(addr);
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(date);
    I2CWaitAck();
    I2CStop();
    Delay100ms(); //延时函数必须加
}
//AT24c02 读数据
unsigned char read_at24c02(unsigned char addr)  
{
    unsigned char dat;
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA0);
    I2CWaitAck();
    
    I2CSendByte(addr);
    I2CWaitAck();
    
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA1);
    I2CWaitAck();        //发送数据后必须加等待函数
    dat = I2CReceiveByte();
    I2CSendAck(1);      //接收之后必须加一个发送应答
    I2CStop();
    Delay100ms(); //延时函数必须加
    return dat;
}

注意信号在被拉低或置高后，需要加入一定时间的延时来稳定信号，一般为5us

上文用到的延时代码如下所示

#define DELAY_TIME	5
sbit sda = P1^6;
sbit scl = P1^7;
static void I2C_Delay(unsigned char n)
{
    do
    {
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();		
    }
    while(n--);      	
}

以上代码都是基于这种接发编写 通信地址为0xA0，写保护为0关闭状态