51单片机.之i2c读写eproom

1、i2c读写eeproom

通过uart发送数据，单片机接收数据后，显示到lcd，并写到eeprom保存。每次开机时，读取eeprom保存的数据，显示到 lcd。

程序框架

1、i2c驱动时序

2、uart中断收发数据

3、eeprom读写驱动

4、lcd驱动

5、main 应用程序，定时器1s中断循环监控，uart是否有数据，有就显示到lcd，并写入eeprom。

1、i2c.c

c 复制代码

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define I2CDelay()  {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
sbit I2C_SCL = P3^7;
sbit I2C_SDA = P3^6;

/* 产生总线起始信号 */
void I2CStart()
{
    I2C_SDA = 1; //首先确保SDA、SCL都是高电平
    I2C_SCL = 1;
    I2CDelay();
    I2C_SDA = 0; //先拉低SDA
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0; //再拉低SCL
}
/* 产生总线停止信号 */
void I2CStop()
{
    I2C_SCL = 0; //首先确保SDA、SCL都是低电平
    I2C_SDA = 0;
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1; //先拉高SCL
    I2CDelay();
    I2C_SDA = 1; //再拉高SDA
    I2CDelay();
}
/* I2C总线写操作，dat-待写入字节，返回值-从机应答位的值 */
bit I2CWrite(unsigned char dat)
{
    bit ack;  //用于暂存应答位的值
    unsigned char mask;  //用于探测字节内某一位值的掩码变量

    for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1) //从高位到低位依次进行
    {
        if ((mask&dat) == 0)  //该位的值输出到SDA上
            I2C_SDA = 0;
        else
            I2C_SDA = 1;
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 1;          //拉高SCL
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 0;          //再拉低SCL，完成一个位周期
    }
    I2C_SDA = 1;   //8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
    ack = I2C_SDA; //读取此时的SDA值，即为从机的应答值
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

    return (~ack); //应答值取反以符合通常的逻辑：
                   //0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功
}
/* I2C总线读操作，并发送非应答信号，返回值-读到的字节 */
unsigned char I2CReadNAK()
{
    unsigned char mask;
    unsigned char dat;

    I2C_SDA = 1;  //首先确保主机释放SDA
    for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1) //从高位到低位依次进行
    {
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 1;      //拉高SCL
        if(I2C_SDA == 0)  //读取SDA的值
            dat &= ~mask; //为0时，dat中对应位清零
        else
            dat |= mask;  //为1时，dat中对应位置1
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 0;      //再拉低SCL，以使从机发送出下一位
    }
    I2C_SDA = 1;   //8位数据发送完后，拉高SDA，发送非应答信号
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成非应答位，并保持住总线

    return dat;
}
/* I2C总线读操作，并发送应答信号，返回值-读到的字节 */
unsigned char I2CReadACK()
{
    unsigned char mask;
    unsigned char dat;

    I2C_SDA = 1;  //首先确保主机释放SDA
    for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1) //从高位到低位依次进行
    {
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 1;      //拉高SCL
        if(I2C_SDA == 0)  //读取SDA的值
            dat &= ~mask; //为0时，dat中对应位清零
        else
            dat |= mask;  //为1时，dat中对应位置1
        I2CDelay();
        I2C_SCL = 0;      //再拉低SCL，以使从机发送出下一位
    }
    I2C_SDA = 0;   //8位数据发送完后，拉低SDA，发送应答信号
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

    return dat;
}

2、eeprom.c

c 复制代码

#include <reg52.h>

extern void I2CStart();
extern void I2CStop();
extern unsigned char I2CReadACK();
extern unsigned char I2CReadNAK();
extern bit I2CWrite(unsigned char dat);

/* E2读取函数，buf-数据接收指针，addr-E2中的起始地址，len-读取长度 */
void E2Read(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len)
{
    do {                       //用寻址操作查询当前是否可进行读写操作
        I2CStart();
        if (I2CWrite(0x50<<1)) //应答则跳出循环，非应答则进行下一次查询
        {
            break;
        }
        I2CStop();
    } while(1);
    I2CWrite(addr);            //写入起始地址
    I2CStart();                //发送重复启动信号
    I2CWrite((0x50<<1)|0x01);  //寻址器件，后续为读操作
    while (len > 1)            //连续读取len-1个字节
    {
        *buf++ = I2CReadACK(); //最后字节之前为读取操作+应答
        len--;
    }
    *buf = I2CReadNAK();       //最后一个字节为读取操作+非应答
    I2CStop();
}
/* E2写入函数，buf-源数据指针，addr-E2中的起始地址，len-写入长度 */
void E2Write(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len)
{
    while (len > 0)
    {
        //等待上次写入操作完成
        do {                       //用寻址操作查询当前是否可进行读写操作
            I2CStart();
            if (I2CWrite(0x50<<1)) //应答则跳出循环，非应答则进行下一次查询
            {
                break;
            }
            I2CStop();
        } while(1);
        //按页写模式连续写入字节
        I2CWrite(addr);           //写入起始地址
        while (len > 0)
        {
            I2CWrite(*buf++);     //写入一个字节数据
            len--;                //待写入长度计数递减
            addr++;               //E2地址递增
            if ((addr&0x07) == 0) //检查地址是否到达页边界，24C02每页8字节，
            {                     //所以检测低3位是否为零即可
                break;            //到达页边界时，跳出循环，结束本次写操作
            }
        }
        I2CStop();
    }
}

3、uart.c

c 复制代码

#include <reg52.h>

bit flagFrame = 0;  //帧接收完成标志，即接收到一帧新数据
bit flagTxd = 0;    //单字节发送完成标志，用来替代TXD中断标志位
unsigned char cntRxd = 0;   //接收字节计数器
unsigned char pdata bufRxd[64];  //接收字节缓冲区

extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len);

/* 串口配置函数，baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud)
{
    SCON  = 0x50;  //配置串口为模式1
    TMOD &= 0x0F;  //清零T1的控制位
    TMOD |= 0x20;  //配置T1为模式2
    TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud;  //计算T1重载值
    TL1 = TH1;     //初值等于重载值
    ET1 = 0;       //禁止T1中断
    ES  = 1;       //使能串口中断
    TR1 = 1;       //启动T1
}
/* 串口数据写入，即串口发送函数，buf-待发送数据的指针，len-指定的发送长度 */
void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len)
{
    while (len--)  //循环发送所有字节
    {
        flagTxd = 0;      //清零发送标志
        SBUF = *buf++;    //发送一个字节数据
        while (!flagTxd); //等待该字节发送完成
    }
}
/* 串口数据读取函数，buf-接收指针，len-指定的读取长度，返回值-实际读到的长度 */
unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len)
{
    unsigned char i;
    
    if (len > cntRxd)  //指定读取长度大于实际接收到的数据长度时，
    {                  //读取长度设置为实际接收到的数据长度
        len = cntRxd;
    }
    for (i=0; i<len; i++)  //拷贝接收到的数据到接收指针上
    {
        *buf++ = bufRxd[i];
    }
    cntRxd = 0;  //接收计数器清零
    
    return len;  //返回实际读取长度
}
/* 串口接收监控，由空闲时间判定帧结束，需在定时中断中调用，ms-定时间隔 */
void UartRxMonitor(unsigned char ms)
{
    static unsigned char cntbkp = 0;
    static unsigned char idletmr = 0;

    if (cntRxd > 0)  //接收计数器大于零时，监控总线空闲时间
    {
        if (cntbkp != cntRxd)  //接收计数器改变，即刚接收到数据时，清零空闲计时
        {
            cntbkp = cntRxd;
            idletmr = 0;
        }
        else                   //接收计数器未改变，即总线空闲时，累积空闲时间
        {
            if (idletmr < 30)  //空闲计时小于30ms时，持续累加
            {
                idletmr += ms;
                if (idletmr >= 30)  //空闲时间达到30ms时，即判定为一帧接收完毕
                {
                    flagFrame = 1;  //设置帧接收完成标志
                }
            }
        }
    }
    else
    {
        cntbkp = 0;
    }
}
/* 串口驱动函数，监测数据帧的接收，调度功能函数，需在主循环中调用 */
void UartDriver()
{
    unsigned char len;
    unsigned char pdata buf[40];

    if (flagFrame) //有命令到达时，读取处理该命令
    {
        flagFrame = 0;
        len = UartRead(buf, sizeof(buf));  //将接收到的命令读取到缓冲区中
        UartAction(buf, len);  //传递数据帧，调用动作执行函数
    }
}
/* 串口中断服务函数 */
void InterruptUART() interrupt 4
{
    if (RI)  //接收到新字节
    {
        RI = 0;  //清零接收中断标志位
        if (cntRxd < sizeof(bufRxd)) //接收缓冲区尚未用完时，
        {                            //保存接收字节，并递增计数器
            bufRxd[cntRxd++] = SBUF;
        }
    }
    if (TI)  //字节发送完毕
    {
        TI = 0;   //清零发送中断标志位
        flagTxd = 1;  //设置字节发送完成标志
    }
}

4、lcd.c

c 复制代码

#include <reg52.h>

#define LCD1602_DB  P0
sbit LCD1602_RS = P1^0;
sbit LCD1602_RW = P1^1;
sbit LCD1602_E  = P1^5;

/* 等待液晶准备好 */
void LcdWaitReady()
{
    unsigned char sta;
    
    LCD1602_DB = 0xFF;
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 1;
    do {
        LCD1602_E = 1;
        sta = LCD1602_DB; //读取状态字
        LCD1602_E = 0;
    } while (sta & 0x80); //bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止
}
/* 向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值 */
void LcdWriteCmd(unsigned char cmd)
{
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = cmd;
    LCD1602_E  = 1;
    LCD1602_E  = 0;
}
/* 向LCD1602液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值 */
void LcdWriteDat(unsigned char dat)
{
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 1;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = dat;
    LCD1602_E  = 1;
    LCD1602_E  = 0;
}
/* 设置显示RAM起始地址，亦即光标位置，(x,y)-对应屏幕上的字符坐标 */
void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y)
{
    unsigned char addr;
    
    if (y == 0)  //由输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址
        addr = 0x00 + x;  //第一行字符地址从0x00起始
    else
        addr = 0x40 + x;  //第二行字符地址从0x40起始
    LcdWriteCmd(addr | 0x80);  //设置RAM地址
}
/* 在液晶上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针 */
void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str)
{
    LcdSetCursor(x, y);   //设置起始地址
    while (*str != '\0')  //连续写入字符串数据，直到检测到结束符
    {
        LcdWriteDat(*str++);
    }
}
/* 初始化1602液晶 */
void InitLcd1602()
{
    LcdWriteCmd(0x38);  //16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
    LcdWriteCmd(0x0C);  //显示器开，光标关闭
    LcdWriteCmd(0x06);  //文字不动，地址自动+1
    LcdWriteCmd(0x01);  //清屏
}

5、main.c

c 复制代码

#include <reg52.h>

unsigned char T0RH = 0;  //T0重载值的高字节
unsigned char T0RL = 0;  //T0重载值的低字节

void InitShowStr();
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void E2Read(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
extern void E2Write(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
extern void UartDriver();
extern void ConfigUART(unsigned int baud);
extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);

void main()
{
    EA = 1;            //开总中断
    ConfigTimer0(1);   //配置T0定时1ms
    ConfigUART(9600);  //配置波特率为9600
    InitLcd1602();     //初始化液晶
    InitShowStr();     //初始显示内容
    
    while (1)
    {
        UartDriver();  //调用串口驱动
    }
}
/* 处理液晶屏初始显示内容 */
void InitShowStr()
{
    unsigned char str[17];
    
    str[16] = '\0';         //在最后添加字符串结束符，确保字符串可以结束
    E2Read(str, 0x20, 16);  //读取第一行字符串，其E2起始地址为0x20
    LcdShowStr(0, 0, str);  //显示到液晶屏
    E2Read(str, 0x40, 16);  //读取第二行字符串，其E2起始地址为0x40
    LcdShowStr(0, 1, str);  //显示到液晶屏
}
/* 内存比较函数，比较两个指针所指向的内存数据是否相同，
   ptr1-待比较指针1，ptr2-待比较指针2，len-待比较长度
   返回值-两段内存数据完全相同时返回1，不同返回0 */
bit CmpMemory(unsigned char *ptr1, unsigned char *ptr2, unsigned char len)
{
    while (len--)
    {
        if (*ptr1++ != *ptr2++)  //遇到不相等数据时即刻返回0
        {
            return 0;
        }
    }
    return 1;  //比较完全部长度数据都相等则返回1
}
/* 将一字符串整理成16字节的固定长度字符串，不足部分补空格
   out-整理后的字符串输出指针，in-待整理字符串指针 */
void TrimString16(unsigned char *out, unsigned char *in)
{
    unsigned char i = 0;
    
    while (*in != '\0')  //拷贝字符串直到输入字符串结束
    {
        *out++ = *in++;
        i++;
        if (i >= 16)    //当拷贝长度已达到16字节时，强制跳出循环
        {
            break;
        }
    }
    for ( ; i<16; i++)  //如不足16个字节则用空格补齐
    {
        *out++ = ' ';
    }
    *out = '\0';        //最后添加结束符
}
/* 串口动作函数，根据接收到的命令帧执行响应的动作
   buf-接收到的命令帧指针，len-命令帧长度 */
void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len)
{
    unsigned char i;
    unsigned char str[17];
    unsigned char code cmd0[] = "showstr1 ";  //第一行字符显示命令
    unsigned char code cmd1[] = "showstr2 ";  //第二行字符显示命令
    unsigned char code cmdLen[] = {           //命令长度汇总表
        sizeof(cmd0)-1, sizeof(cmd1)-1,
    };
    unsigned char code *cmdPtr[] = {          //命令指针汇总表
        &cmd0[0],  &cmd1[0],
    };

    for (i=0; i<sizeof(cmdLen); i++)  //遍历命令列表，查找相同命令
    {
        if (len >= cmdLen[i])  //首先接收到的数据长度要不小于命令长度
        {
            if (CmpMemory(buf, cmdPtr[i], cmdLen[i]))  //比较相同时退出循环
            {
                break;
            }
        }
    }
    switch (i) //根据比较结果执行相应命令
    {
        case 0:
            buf[len] = '\0';                   //为接收到的字符串添加结束符
            TrimString16(str, buf+cmdLen[0]);  //整理成16字节固定长度字符串
            LcdShowStr(0, 0, str);             //显示字符串1
            E2Write(str, 0x20, sizeof(str));   //保存字符串1，起始地址为0x20
            break;
        case 1:
            buf[len] = '\0';                   //为接收到的字符串添加结束符
            TrimString16(str, buf+cmdLen[1]);  //整理成16字节固定长度字符串
            LcdShowStr(0, 1, str);             //显示字符串1
            E2Write(str, 0x40, sizeof(str));   //保存字符串2，起始地址为0x40
            break;
        default:   //未找到相符命令时，给上机发送"错误命令"的提示
            UartWrite("bad command.\r\n", sizeof("bad command.\r\n")-1);
            return;
    }
    buf[len++] = '\r';  //有效命令被执行后，在原命令帧之后添加
    buf[len++] = '\n';  //回车换行符后返回给上位机，表示已执行
    UartWrite(buf, len);
}
/* 配置并启动T0，ms-T0定时时间 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms)
{
    unsigned long tmp;  //临时变量
    
    tmp = 11059200 / 12;      //定时器计数频率
    tmp = (tmp * ms) / 1000;  //计算所需的计数值
    tmp = 65536 - tmp;        //计算定时器重载值
    tmp = tmp + 32;           //补偿中断响应延时造成的误差
    T0RH = (unsigned char)(tmp>>8);  //定时器重载值拆分为高低字节
    T0RL = (unsigned char)tmp;
    TMOD &= 0xF0;   //清零T0的控制位
    TMOD |= 0x01;   //配置T0为模式1
    TH0 = T0RH;     //加载T0重载值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1;        //使能T0中断
    TR0 = 1;        //启动T0
}
/* T0中断服务函数，执行串口接收监控和蜂鸣器驱动 */
void InterruptTimer0() interrupt 1
{
    TH0 = T0RH;  //重新加载重载值
    TL0 = T0RL;
    UartRxMonitor(1);  //串口接收监控
}