原创 I2C串行总线在单片机8031应用系统中的设计与实现

图3　I²C总线数据传输格式电子园51单片机学习网%A6su p y R~\

3　I²C总线在单片机8031中的实现电子园51单片机学习网 u#wzU F{7S$\
　　因为8031单片机不带有I²C总线硬件接口，只能靠编写软件来模拟I²C总线时序。这里以单片机应用系统中较为常见的E²PROM中AT24C02为例，给出了在8031上利用I/O线实现I²C串行总线的方法和软件设计。根据I²C总线时序图和I²C总线的数据传输规范，给出详细的AT24C02起始、停止、发送和接收R₇个字节的驱动程序清单。

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图4　I²C总线接口原理图

　ORG　　××××　　　　 　　；程序开始地址。
4H/\ ?j/n}#H o0　SCL　　EQU　P1.1　　　　；选择P1.1作时钟线。
q @ O"D3a[2k0　SDA　　EQU　P1.0　　　　；选择P1.0作数据线。
_g Z0gMBzEe.o0　　功能：WRITE是写入程序。将R₁指示的R₇个片内字节写入AT24C02中，写入首址由R₀指示。电子园51单片机学习网IpWvWh9V
　WRITE：ACALL STAR　 　　；发出起始信号。
\ [I \m/i0　　　　 MOV A，#0A0H　 　；发出写命令。电子园51单片机学习网IIdE&@_
　　　　 ACALL OUTB
KrR,p0m9^V0　　　　 JC WBE　　　　 　；无回答，结束操作。
cHxR/Z giu#\ KYy0　　　　 MOV A，R₀　　　　；发出E²PROM首址。
/Z'O8j[w8o0　　　　 ACALL OUTB
B\bH6B._2n#m'Q-jp0　　　　 JC WBE　　　　 　；无回答，结束操作。电子园51单片机学习网6{$\)A*wO*YHy
　WR1：　MOV A，@R₁　　 　；取一字节内容。电子园51单片机学习网$w*U#E3e4`I}
　　　　 ACALL OUTB　　 　；写入E<sup>2</sup>PROM中。电子园51单片机学习网!Zq7yO _:D
　　　　 JC WBE　　　　 　；无回答，结束操作。电子园51单片机学习网Er6S^'s3i,u;i
　　　　 INC R<sub>1</sub>　　　　 　；指向下一字节。
&|1SE ` eyM)X2g q/O0　　　　 DJNZ R₇，WR1　 　；写完全部字节。
[+f^ T HFG1wI%t0　WBE：　AJMP STOP　　　　；发出结束信号。
/o+L1cJ I4p8W1@GB0　　功能：READ是读出程序。将R₁指示的R₇个E²PROM字节读入片内RAM中，首址由R₀指示。电子园51单片机学习网x cB.XH _ G
　READ： ACALL STAR　　 　；发出起始信号。
&YiJ4`C0t&d0　　　　 MOV A，#0A0H　 　；发出写命令。
3[&jT:nl C0　　　　 ACALL OUTB
5V+?[*N~6y0　　　　 JC RDE　　　　 　；无回答，结束操作。
/[U Le };^0　　　　 MOV A，R<sub>1</sub>　　　　；发出E<sup>2</sup>PROM首址。
7`Ah]0h V0　　　　 ACALL OUTB电子园51单片机学习网*]9dvB5U}7s o#V4p
　　　　 JC RDE　　　　 　；无回答，结束操作。
A ] \'Ch7o0　　　　 ACALL STOP　　 　；发出结束信号。
rf4D)yg7u(Fkc0　　　　 NOP　　　　　　　；延时。
6H(Z&GeCw,i0　　　　 NOP电子园51单片机学习网5B#N.Y:[$v2{ {z
　　　　 ACALL STAR　　 　；再次发出起始信号。电子园51单片机学习网6u6Rq2dA'c j_q
　　　　 MOV A，#0A1H　 　；发出读命令。
%J@~C&i8e0　　　　 ACALL OUTB
.J[q#p(Tp7`0　　　　 JC RDE　　　　 　；无回答，结束操作。电子园51单片机学习网y{6a(e Yz
　RD1：　MOV B，#08H　　　；每移出8位组成一字节。
J7{+psH2p"T7Q0　RD2：　CLR SCL　　　　　；移出一个时钟脉冲。电子园51单片机学习网ks%qUOK
　　　　 NOP
;@rD[w lC0　　　　 SETB SCL　　　 　；时钟脉冲上升沿。电子园51单片机学习网LhZv ?"a
　　　　 NOP
#Yx$lIPOC#m0　　　　 MOV C，SDA　　 　；读入一位。电子园51单片机学习网 t`#E"M/Fz
　　　　 RLC A　　　　  　；拼装到累加器中。电子园51单片机学习网vDD6u ?/j yU
　　　　 NOP
uM8E4e4F7v"C;V0　　　　 DJNZ B，RD2　　　；拼完一字节。
;zg*Dp*x-P0　　　　 MOV @R₀，A　　 　；存入片内。
W0N/\ qm)xe0　　　　 INC R0　　　　 　；指向下一地址。电子园51单片机学习网 iS e!?-wDr~
　　　　 CLR SCL　　　　　；时钟脉冲下降沿。电子园51单片机学习网h;e!^_u$k%e
　　　　 CJNE R₇，#1，RD3 ；是最后一个字节吗？
6rFtF6rQ"_0　　　　 SETB SDA　　　　 ；最后一个字节不给回答信号。
!\(eG`S6x!Yn6N0　　　　 SJMP RD4电子园51单片机学习网J"F E8jJ8[5@+w
　RD3：　CLR SDA　　　　　；准备好回答信号。电子园51单片机学习网n1U+hW:ND
　RD4：　NOP
_:W'otY W1G*B r0　　　　 SETB SCL　 　　　；时钟脉冲上升沿。
e:W{XE1y6|TP0　　　　 NOP　　　　　　　；等待E<sup>2</sup>PROM读取回答信号电子园51单片机学习网f1|3kN a?vMM5P
　　　　 NOP电子园51单片机学习网|pW$i8p$I7^6z,}?5c
　　　　 CLR SCL　　　　　；回答完毕。电子园51单片机学习网0I$c9N)p+K L7M]c/`.|
　　　　 SETB SDA　　　　 ；准备读入下一字节。
-_`#L` ]8L0　　　　 DJNZ R₇，RD1　　 ；读完全部字节。
~ t*nQ(e5JH0　　　　 CLR C
Z+e NN Rn0　RDE：　AJMP STOP　　　　；发出结束信号。
Rg |(P\Vi0　　功能：OUTB是向E²PROM发出一字节信息的子程序。
6`7ry(_iW(GK*[0　OUTB： MOV B，#08H　　　；一字节8位。电子园51单片机学习网 Gc(xO[#R,Q+]
　OUT1： CLR SCL　　　　　；将时钟线拉低。
O|#L C!S0　　　　 RLC A　　　　　　；移出一位。电子园51单片机学习网s+|%^^K"@m
　　　　 MOV SDA，C　　　 ；放到数据线上。电子园51单片机学习网+A ufV,nT5k
　　　　 SETB SCL　　　　 ；将时钟线升高。
+Az@D*e*B0　　　　 NOP　　　　　　　；等待一位信息送入E<sup>2</sup>PROM中。电子园51单片机学习网Gd{o)E0M]!j
　　　　 DJNZ B，OUT1　　 ；发送完8位。电子园51单片机学习网4t\-C2sv"E,sU
　　　　 CLR SCL　　　　　；将时钟线拉低。电子园51单片机学习网ol vdP t u0L
　　　　 SETB SDA　　　　 ；准备接收回答信号。电子园51单片机学习网&[Z?%I1Q
　　　　 SETB SCL　　　　 ；将时钟线升高。电子园51单片机学习网fc {j9j2YZ
　　　　 NOPMOV C，SDA　　；接收回答信号。
9Sa_3NV vf0　　　　 CLR SCL　　　　　；将时钟线拉低。电子园51单片机学习网 m7~#s*u;Jk[E
　　　　 RET电子园51单片机学习网#s ucR,rG]6b#C ^s
　　功能：STAR是起始信号。电子园51单片机学习网OOJ+F#i;W{
　STAR： SETB SDA　　　　 ；将数据线升高。
G g9Xr5TXW:?*GBx0　　　　 SETB SCL　　　　 ；将时钟线升高。电子园51单片机学习网g,y/{%Ivl/u
　　　　 NOP　　　　　　　；延时。电子园51单片机学习网0W"x2N&J*o&ic6v
　　　　 CLR SDA　　　　　；将数据线拉低，发出起始信号。电子园51单片机学习网0y2M&|?V%To9ad
　　　　 NOP　　　　　　　；延时。电子园51单片机学习网*A q8R:`NM A
　　　　 CLR SCL　　　　　；将时钟线拉低。电子园51单片机学习网NP5dI-q m-p2d W(G
　　　　 RET
GC6{-S'c,z Q"[K+m0　　功能：STOP是结束信号。
3gw6k;n.NpUcI5S0　STOP： CLR SCL　　　　  ；将时钟线拉低。电子园51单片机学习网PH4a`%p)V6Tg
　　　　 CLR SDA　　　　　；将数据线拉低。电子园51单片机学习网MHL/v7L7E K|
　　　　 NOP电子园51单片机学习网u'YcqO`1FA
　　　　 SETB SCL　　　　 ；将时钟线升高。
3}1fOf4e a1f/i$d.j0　　　　 NOP
0k6A.E Ps4_? l0　　　　 SETB SDA　　　　 ；将数据线升高，发出结束信号。
F3IU9a;M0　　　　 RET电子园51单片机学习网 ~'o5kq%OZ
　　　　 END

4　结束语
"WEW%Z6G7s'H1Xe0　　本文给出了用8031汇编语言模拟I²C总线的时序的起始、停止及主控器向I²C总线的发送和接收R₇字节的程序，读者也可根据I²C总线的操作时序在ATMEL89系列、68HC05系列等单片机及其外设接口如8255、8155或74LS377上实现I²C总线的操作，具有一定的通用性，且易于嵌入移植。

参考文献电子园51单片机学习网8j![.N.EW"o
　1　Atmel Integrated Circuit Date Book,1994
$}L{G'dy7e0　2　武汉力源公司.CMOS串行EEPROM原理及应用
}O0_Y7e;B7_ n0　3　王卓人,邓晋钧,刘宗祥.IC卡的技术与应用.北京：电子工业出版社,1999.2电子园51单片机学习网jLhg*]9lWZ'p