I2C通信以及51单片机程序
I2C总线是PHLIPS公司推出的一种双向串行总线，只有两根双向信号线。一根是数据/地址线SDA，另一根是时钟线SCL，半双工。
这两根信号线上挂载着主机与从机，一般来说，谁控制SCL信号线，谁就是主机。
1、空闲状态： 两根总线接上拉电阻，且都为高电平时，说明两根总线为空闲状态。
2、8位数据传输：
规则： I2C总线进行数据传送时，SCL为高电平期间，SDA上的数据必须保持稳定，只有在SCL上的信号为低电平期间，SDA上的高电平或低电平状态才允许变化。
就看这张图，下面一边介绍原理一边写程序：
（1）起始信号，既然是两根信号线来传输数据，那么就需要协议，也就是I2C协议，此协议包括起始信号，如上图所示，当SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平时，表示可以传输数据了，也就是所谓的起始信号
那么程序怎么写？很简单，基于51单片机的起始信号程序如下：
void startiic()
{
SDA=1;
delay();
delay();
SCL=1;//初始状态数据线与时钟线为高电平
delay();
SDA=0;//在时钟线为高电平的情况下拉低数据线表示起始信号
delay();
SCL=0;//起始信号完成后需要传输数据，所以拉低时钟线允许数据变化
delay();
}
注意：开始信号结束后，SCL信号线为低电平
（2）有了起始信号，接着就可以传输数据了，需要注意的是，数据传输从高位开始到低位传输结束，一共8位数据，开始信号结束后，SCL信号线为低电平，那么传输数据里的读数据程序第一步就要将SCL电平拉高，保持数据信号线上的数据可读，且读8位
51单片机的读8位数据程序如下：
unsigned char readbit8()
{
unsigned char i;
unsigned char dat=0;//定义一个8位数来存储读出的数据
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;//时钟线为高电平时因数据保持不变才可读数据
dat<<=1;
dat|=(unsigned char)SDA;//数据从高位开始读出，并保存在dat中
SCL=0;//时钟线为低电平时才允许数据变化传入
delay();
}
return(dat);
}
注意：8位的数据传输完毕后，SCL的电平状态为低电平
我们再来看一下写数据程序应该如何写，首先数据信号线要改变电平状态，SCL的电平要为低电平，所以写数据的程序第一步就是SCL的电平状态要先拉低，当我们的起始信号开始后，SCL的电平信号正好为低，那么只需写一句SDA=(bit)(dat&0x80);就把dat变量的最高位传递给SDA了，接下来将SCL拉高保持数据稳定，再拉低使数据可以改变，从而在稳定状态时实现传输
51单片机的写8位数据的程序如下：
void writebit8(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
SDA=(bit)(dat&0x80);
delay();
SCL=1;
dat<<=1;
delay();
SCL=0;
}
}
注意：8位的数据传输完毕后，SCL的电平状态为低电平
（3）数据传输完毕之后，需要有个应答信号，表示8位的数据已经传输完毕，在SCL的信号线为低电平的情况下拉高SDA信号线，实质上是主机释放SDA线的控制权，将控制权交给从机，如果从机将SDA信号线拉低，说明8位数据已经正常传输
51单片机的应答信号的程序如下：
bit ack()
{
bit a;
SDA=1;//释放总线使SDA线由从机控制
SCL=1;//SCL为高电平保持数据
delay();
a=SDA;
SCL=0;
return(a);
}
注意：应答信号完毕后，SCL的电平状态为低电平
3、I2C总线器件的地址
为什么要了解I2C总线器件的地址呢？因为主机要想传送数据给从机必须要知道它的地址才能传送。
I2C总线是由数据线SDA 和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接受数据。在单片机与被控器件之间、器件与器件之间均可进行双向信息传送。器件地址共7位，它与方向位构成了I2C总线器件的寻址字节SLA。
I . DA3 DA2 DA1 DA0:器件地址位，是I2C总线外围接口器件固有的地址编码，器件出厂时就给定了（使用者不能改变）。如I2C总线器件AT24CXX系列器件的地址为1010。
II. A2 A1 A0:引脚地址位，是由I2C总线外围器件的地址端口根据接地或电源的不同而形成的地址数据（由使用者控制）。
III．R/W：数据方向位。R/W=1时，为接收（读出）；R/W=0时，为发送（写入）。
AT24C02的芯片地址（0xa0为写，0xa1为读）
4、51单片机与AT24C02通讯的数据传输程序
读数据：读数据就是先寻找从机器件地址，然后再寻找器件的寄存器地址，然后再从寄存器里把数据读出来 ，程序如下：
unsigned char readdate(unsigned char address)
{ /*要一个地址返回一个数据*/
/*读数据*/
unsigned char dat;
startiic();//开始读数据
writebit8(WRITECOMDE);//确定从器件地址
ack(); //回应一下
writebit8(address); //存放数据的地址
ack(); //回应一下
startiic();//开始读数据
writebit8(READCOMDE);//确定从器件地址，读操作
ack(); //回应一下
dat=readbit8();//读出来的数据
stopiic();
return dat;
}
写数据：写数据就是先寻找从机器件地址，然后再寻找器件的寄存器地址，然后再把数据写进寄存器里 ，程序如下：
void writedate(unsigned char address,unsigned dat)
{
startiic();
writebit8(WRITECOMDE);//确定从器件地址
ack(); //回应一下
writebit8(address); //存放数据的地址
ack(); //回应一下
writebit8(dat);//想要写入的数据
ack(); //回应一下
stopiic();
delaynms(2);
}
5、51单片机与AT24C02通讯的电路图
6、51单片机与AT24C02通讯的完整程序
#include <reg51.h>
#include <intrins.h> //包含_nop_()函数定义的头文件
#define READCOMDE 0xa1 // 器件地址以及读取操作,0xa1即为1010 0001B
#define WRITECOMDE 0xa0 // 器件地址以及写入操作,0xa1即为1010 0000B
sbit SDA=P3^4; //将串行数据总线SDA位定义在为P3.4引脚
sbit SCL=P3^3; //将串行时钟总线SDA位定义在为P3.3引脚
unsigned char code table[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
void delay1ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++);
}
void delay()//延时两行空语句的时间,约2us
{ ;; }
void delaynms(int n)
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
delay1ms();
}
void startiic()
{
SDA=1;
delay();
delay();
SCL=1;//初始状态数据线与时钟线为高电平
delay();
SDA=0;//在时钟线为高电平的情况下拉低数据线表示起始信号
delay();
SCL=0;//起始信号完成后需要传输数据，所以拉低时钟线允许数据变化
delay();
}
unsigned char readbit8()
{
unsigned char i;
unsigned char dat=0;//定义一个8位数来存储读出的数据
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;//时钟线为高电平时因数据保持不变才可读数据
dat<<=1;
dat|=(unsigned char)SDA;//数据从高位开始读出，并保存在dat中
SCL=0;//时钟线为低电平时才允许数据变化传入
delay();
}
return(dat);
}
void writebit8(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
SDA=(bit)(dat&0x80);
delay();
SCL=1;
dat<<=1;
delay();
SCL=0;
}
}
bit ack()
{
bit a;
SDA=1;//释放总线使SDA线由从机控制
SCL=1;//SCL为高电平保持数据
delay();
a=SDA;
SCL=0;
return(a);
}
void stopiic()
{
SDA=0;
delay();
SCL=1;
delay();
SDA=1;
delay();
}
unsigned char readdate(unsigned char address)
{ /*要一个地址返回一个数据*/
/*读数据*/
unsigned char dat;
startiic();//开始读数据
writebit8(WRITECOMDE);//确定从器件地址
ack(); //回应一下
writebit8(address); //存放数据的地址
ack(); //回应一下
startiic();//开始读数据
writebit8(READCOMDE);//确定从器件地址，读操作，所以后面为1
ack(); //回应一下
dat=readbit8();//读出来的数据送往P3口
stopiic();
return dat;
}
void writedate(unsigned char address,unsigned dat)
{
startiic();
writebit8(WRITECOMDE);//确定从器件地址
ack(); //回应一下
writebit8(address); //存放数据的地址
ack(); //回应一下
writebit8(dat);//想要写入的数据
ack(); //回应一下
stopiic();
delaynms(2);
}
void main()
{
unsigned char k;
unsigned char i;
while(1)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
writedate(8,table[i]);
k=readdate(8);
P1=k;
delaynms (1000);
}
i=0;
}
}
7、详细文档
I2C通信协议详细文档连接