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

AT24C02是一款常用的I2C总线串行EEPROM芯片，广泛应用于各种嵌入式系统中。本文将详细介绍AT24C02的硬件特性、I2C通信协议以及具体的代码实现，帮助读者快速掌握其原理及应用。

AT24C02简介

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技术显著降低了器件的功耗。AT24C02具有16字节页写缓冲器，通过I2C总线接口进行操作，并提供专门的写保护功能。

主要特点

• 存储容量：2 Kbit（256 字节），适合保存小块配置数据或用户设置。
• 接口类型：I2C，支持7位总线地址，允许多个EEPROM挂载在同一总线上。
• 电源电压：工作电压范围为1.8V至5.5V，适应不同电源要求。
• 操作温度范围：-40°C至+85°C，适用于各种环境。
• 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，适合需要快速更新的应用。
• 写保护：芯片具有写保护功能，防止意外数据修改。

芯片管脚图

图一

图二

各引脚功能说明：

• A0、A1、A2：器件地址选择
• SDA：数据线
• SCL：时钟线
• WP：写保护线（连接Vcc时写保护，连接Vss或悬空时可读写）

I2C通信协议

I2C是一种主从通信协议，支持一主多从模式。所有从机都挂载在时钟线和数据线上，每个从机都有对应的通信地址。

AT24C02的通信地址由芯片地址和控制字组成：

• 芯片地址：固定为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）

通信流程

通讯开始时时钟线高电平期间数据线拉低

代码实现

起始信号

void I2CStart(void)
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0;    
}

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

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

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

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

void I2CStop(void)
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

AT24C02写入

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读取

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;
}

注意事项

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。延时代码如下：

#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--);      	
}

以上代码基于I2C通信地址0xA0编写，写保护为关闭状态。