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12.2.I2C尋址模式 上一節介紹的是I2C每一位信號的時序流程，而I2C通信在字節級的傳輸中，也有固定的時序要求。I2C通信的起始信號(Start)后，首先要發送一個從機的地址，這個地址一共有7位，緊跟著的第8位是數據方向位(R/W)，“0”表示接下來要發送數據（寫），‘“1”表示接下來是請求數據（讀）。 打電話的時候，當撥通電話，接聽方撿起電話肯定要回一個“喂”，這就是告訴撥電話的人，這邊有人了。同理，這個第九位ACK實際上起到的就是這樣一個作用。當發送完了這7位地址和1位方向后，如果發送的這個地址確實存在，那么這個地址的器件應該回應一個ACK（拉低SDA即輸出“0”），如果不存在，就沒“人”回應NACK（SDA將保持高電平即“1”）。 寫一個簡單的程序，訪問一下Kingst51開發板上的EEPROM的地址，另外再寫一個不存在的地址，看看它們是否能回一個ACK，來了解和確認一下這個問題。 Kingst51開發板上的EEPROM器件型號是24C02，在24C02的數據手冊3.6節中可查到，24C02的7位地址中，其中高4位是0b1010，低3位的地址取決于具體電路的設計,由芯片的A2、A1、A0這3個引腳的實際電平決定，來看一下電路圖，如圖12-4所示。
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2026-4-28 14:41 上傳
圖12-4 24C02原理圖 從圖12-4可以看出，A2、A1、A0都是接的GND，也就是說都是0，因此24C02的7位地址實際上是二進制的0b1010000，也就是0x50。用I2C的協議來尋址0x50，另外再尋址一個不存在的地址0x62，尋址完畢后，通過邏輯分析儀觀察一下兩個地址是否回復ACK。 /*****************************main.c文件程序源代碼******************************/ #include <reg52.h> #include <intrins.h> #define I2CDelay() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} sbit I2C_SCL = P3^7; sbit I2C_SDA = P3^6; bit I2CAddressing(unsigned char addr); void main() { I2CAddressing(0x50); //查詢地址為0x50的器件 I2CAddressing(0x62); //查詢地址為0x62的器件 while (1); } /* 產生總線起始信號 */ void I2CStart() { I2C_SDA = 1; //首先確保SDA、SCL都是高電平 I2C_SCL = 1; I2CDelay(); I2C_SDA = 0; //先拉低SDA I2CDelay(); I2C_SCL = 0; //再拉低SCL } /* 產生總線停止信號 */ void I2CStop() { I2C_SCL = 0; //首先確保SDA、SCL都是低電平 I2C_SDA = 0; I2CDelay(); I2C_SCL = 1; //先拉高SCL I2CDelay(); I2C_SDA = 1; //再拉高SDA I2CDelay(); } /* I2C總線寫操作，dat-待寫入字節，返回值-從機應答位的值 */ bit I2CWrite(unsigned char dat) { bit ack; //用于暫存應答位的值 unsigned char mask; //用于探測字節內某一位值的掩碼變量 for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1) //從高位到低位依次進行 { if ((mask&dat) == 0) //該位的值輸出到SDA上 I2C_SDA = 0; else I2C_SDA = 1; I2CDelay(); I2C_SCL = 1; //拉高SCL I2CDelay(); I2C_SCL = 0; //再拉低SCL，完成一個位周期 } I2C_SDA = 1; //8位數據發送完后，主機釋放SDA，以檢測從機應答 I2CDelay(); I2C_SCL = 1; //拉高SCL ack = I2C_SDA; //讀取此時的SDA值，即為從機的應答值 I2CDelay(); I2C_SCL = 0; //再拉低SCL完成應答位，并保持住總線 return ack; //返回從機應答值 } /* I2C尋址函數，即檢查地址為addr的器件是否存在，返回值-從器件應答值 */ bit I2CAddressing(unsigned char addr) { bit ack; I2CStart(); //產生起始位，即啟動一次總線操作 ack = I2CWrite(addr<<1); //器件地址需左移一位，因尋址命令的最低位 //為讀寫位，用于表示之后的操作是讀或寫 I2CStop(); //不需進行后續讀寫，而直接停止本次總線操作 return ack; } 前面的章節中已經提到利用庫函數_nop_()可以進行精確延時，一個_nop_()的時間就是一個機器周期，這個庫函數包含在intrins.h這個文件中，如果要使用這個庫函數，只需要在程序最開始，和包含reg52.h一樣，include<intrins.h>之后，程序中就可以使用這個庫函數了。 還有一點要提一下，I2C通信分為低速模式100kbit/s、快速模式400kbit/s和高速模式3.4Mbit/s。因為所有的I2C器件都支持低速，但卻未必支持另外兩種速度，所以作為通用的I2C程序選擇100k這個速率，也就是說實際程序產生的時序必須小于等于100k的時序參數，很明顯也就是要求SCL的高低電平持續時間都不短于5us，因此在時序函數中通過插入I2CDelay()這個總線延時函數（它實際上就是4個NOP指令，用define在文件開頭做了定義），加上改變SCL值語句本身占用的至少一個周期，來達到這個速度限制。如果以后需要提高速度，那么只需要減小這里的總線延時時間即可。 此外學習一個發送數據的技巧，就是I2C通信時如何將一個字節的數據發送出去。注意函數I2CWrite中，用的for循環的技巧。for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)，由于I2C通信是從高位開始發送數據，所以先從最高位開始，0x80和dat進行按位與運算，從而得知dat第7位是0還是1，然后右移一位，也就是變成了用0x40和dat按位與運算，得到第6位是0還是1，一直到第0位結束，最終通過if語句，把dat的8位數據依次發送了出去。 使用Kingst LA5016邏輯分析儀將抓到的波形顯示出來，并且用過I2C的協議解碼器將協議解析出來，如圖12-5所示。從圖上可以看出，第一個字節發的是0x50，回復了一個ACK；第二個字節發了一個0x62，但是出現的是NAK，說明這個地址沒有產生應答。
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圖12-5 邏輯分析儀抓取I2C地址 在邏輯分析儀的I2C協議設置中，有三種地址格式顯示方式，也就是目前市面上各種資料對I2C協議地址定義的方式。如圖12-6所示。
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圖12-6 I2C地址顯示格式 前邊講I2C發送的第一個字節是7位地址加一位讀寫位，但是有些資料直接將讀寫位歸結到I2C的地址，也有的資料將7位地址位認為是高7位，以開發板的0x50地址和0x62地址為例，即地址二進制0b1010 000，寫的時候是0b1010 0000；讀的時候是0b1010 0001。 方式1：8-bit，包含讀/寫位，0x50地址對應這種方式寫地址為0xA0;讀地址為0xA1。 方式2：8-bit，讀/寫位顯示為0，即寫地址和讀地址都是0xA0。 方式3：7-bit，本教材采用的方式，寫地址和讀地址都是0x50。
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