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基于 rt-thread的I2C操作EEPROM(AT24C02)

article 2024/9/17 3:19:21

一、AT24C02

The AT24C01A/02/04/08A/16A provides 1024/2048/4096/8192/16384 bits of serial electrically erasable and programmable read-only memory (EEPROM) organized as 128/256/512/1024/2048 words of 8 bits each.

AT24C01A/02/04/08A/16A提供1024/2048/4096/8192/16384位串行电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)，以128/256/512/1024/2048 个字节的8位数据组成。

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设备操作
1、数据有效性
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2、开始停止
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3、响应
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4、软件复位
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5、bus Timing
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6、Write Cycle Timing
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7、设备地址
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8、
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9、
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10、
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11、
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12、
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二、I2C 简介

来源 RT-Thread 标准文档 中 I2C 总线设备
https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/i2c/i2c?id=i2c-%e7%ae%80%e4%bb%8b

  I2C（Inter Integrated Circuit）总线是 PHILIPS 公司开发的一种半双工、双向二线制同步串行总线。I2C 总线传输数据时只需两根信号线，一根是双向数据线 SDA（serial data），另一根是双向时钟线 SCL（serial clock）。SPI 总线有两根线分别用于主从设备之间接收数据和发送数据，而 I2C 总线只使用一根线进行数据收发。
  I2C 和 SPI 一样以主从的方式工作，不同于 SPI 一主多从的结构，它允许同时有多个主设备存在，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，主设备启动数据传输并产生时钟信号，从设备被主设备寻址，同一时刻只允许有一个主设备。
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I2C 总线主要的数据传输格式：
在这里插入图片描述
  当总线空闲时，SDA 和 SCL 都处于高电平状态，当主机要和某个从机通讯时，会先发送一个开始条件，然后发送从机地址和读写控制位，接下来传输数据（主机发送或者接收数据），数据传输结束时主机会发送停止条件。传输的每个字节为8位，高位在前，低位在后。数据传输过程中的不同名词详解如下所示：
1、开始条件： SCL 为高电平时，主机将 SDA 拉低，表示数据传输即将开始。
2、从机地址： 主机发送的第一个字节为从机地址，高 7 位为地址，最低位为 R/W 读写控制位，1 表示读操作，0 表示写操作。一般从机地址有 7 位地址模式和 10 位地址模式两种，如果是 10 位地址模式，第一个字节的头 7 位 是 11110XX 的组合，其中最后两位（XX）是 10 位地址的两个最高位，第二个字节为 10 位从机地址的剩下8位，如下图所示：
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3、应答信号： 每传输完成一个字节的数据，接收方就需要回复一个 ACK（acknowledge）。写数据时由从机发送 ACK，读数据时由主机发送 ACK。当主机读到最后一个字节数据时，可发送 NACK（Not acknowledge）然后跟停止条件。
4、数据： 从机地址发送完后可能会发送一些指令，依从机而定，然后开始传输数据，由主机或者从机发送，每个数据为 8 位，数据的字节数没有限制。
5、重复开始条件： 在一次通信过程中，主机可能需要和不同的从机传输数据或者需要切换读写操作时，主机可以再发送一个开始条件。
6、停止条件： 在 SDA 为低电平时，主机将 SCL 拉高并保持高电平，然后在将 SDA 拉高，表示传输结束。

三、代码

51代码来源：
https://blog.csdn.net/weixin_43772810/article/details/122149151

//24C02的 A0、A1、A2 都接地，所以它的I2C设备地址为1010000，写地址为10100000（0xA0）,读地址为10100001（0xA1)

#include <reg52.h>   //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器


sbit scl = P2^1;
sbit sda = P2^0;
unsigned char code coding[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
					0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0-F的值

					
#define LED_TUBE  P3 //P3的8个IO端口对应数码管的8个信号引脚
					
					
/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： Delay_10us
 * @ 功  能  ： 10us粗略延时
 * @ 参  数  ： 延时时间--单位10us
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void Delay_10us(unsigned int time)
{
	while(time--);
}

/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Delay
 * @ 功  能  ： I2C延时函数
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_Delay()
{
	Delay_10us(1);
}

/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Start
 * @ 功  能  ： I2C起始信号
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_Start()
{
	sda = 1;
	scl = 1;
	I2c_Delay(); //起始信号建立时间
	sda = 0;     //SDA拉低，下降沿
	I2c_Delay(); //起始信号保持时间
	scl = 0;
}

/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Stop
 * @ 功  能  ： I2C停止信号
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_Stop()
{
	scl = 0;
	I2c_Delay(); //上一个时钟周期的低电平
	sda = 0;
	scl = 1;
	I2c_Delay(); //停止信号建立时间
	sda = 1;     //SDA拉高，上升沿
	I2c_Delay(); //总线空闲时间保持
}


/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Ack
 * @ 功  能  ： I2C应答信号
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_Ack()
{
	scl = 0;
	sda = 0;     //SDA拉低，发出应答信号
	I2c_Delay();
	scl = 1;
	I2c_Delay(); 
	scl = 0;
}


/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_No_Ack
 * @ 功  能  ： I2C非应答信号
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_No_Ack()
{
	scl = 0;
	sda = 1;     //SDA拉高，发出非应答信号
	I2c_Delay();
	scl = 1;
	I2c_Delay(); 
	scl = 0;
}

/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Wait_Ack
 * @ 功  能  ： I2C等待应答信号
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 1：接收到应答信号，0：接收到非应答信号
 ******************************************************************************/
unsigned char I2c_Wait_Ack()
{
	unsigned char ack = 0;
	sda = 1;
	scl = 0;	    
	I2c_Delay();
	scl = 1;
	I2c_Delay(); 
	if(sda == 0) //检测数据线SDA是否被拉低
		ack = 1;
	else 
		ack = 0;
	scl = 0;
	return ack;
}



/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Write_Byte
 * @ 功  能  ： I2C写字节
 * @ 参  数  ： dat 要写入的字节数据
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void I2c_Write_Byte(unsigned char dat)
{
	unsigned char i = 0;
	
	
	for(i = 0; i < 8; i++) //读取8位
	{
		scl = 0;	
		I2c_Delay();
		if(dat & 0x80)  //发送最高位
			sda = 1;
		else 
			sda = 0;
		scl = 1; 
		I2c_Delay();		
		dat <<= 1;  //左移1位
	}
	scl = 0;
}


/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： I2c_Read_Byte
 * @ 功  能  ： I2C读字节
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 读取的字节数据
 ******************************************************************************/
unsigned char I2c_Read_Byte()
{
	unsigned char dat = 0, i = 0;
    
	for(i = 0; i < 8; i++) //读取8位
	{
		dat <<= 1;   //左移1位
		scl = 0;	
		I2c_Delay();
		scl = 1;     //SCL高电平
		I2c_Delay();
		if(sda)      //读取SDA状态
			dat |= 0x1;
	}
	scl = 0;
	return dat;
}

/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： At24c02_Write
 * @ 功  能  ： AT24C02写字节
 * @ 参  数  ： 
 *              addr 要写数据的地址（存储空间）
 *              dat  要写入的字节数据
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/
void At24c02_Write(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
	I2c_Start();
	I2c_Write_Byte(0xA0); //发送I2C设备地址
	I2c_Wait_Ack();       //等待从机响应
	I2c_Write_Byte(addr); //发送要写入的内存地址
	I2c_Wait_Ack();
	I2c_Write_Byte(dat);  //写入数据
	I2c_Wait_Ack();
	I2c_Stop();
	Delay_10us(1000);     //写周期
}


/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： At24c02_Read
 * @ 功  能  ： AT24C02读字节
 * @ 参  数  ： addr 要读数据的地址（存储空间）
 * @ 返回值  ： 读取的字节数据
 ******************************************************************************/
unsigned char At24c02_Read(unsigned char addr)
{
	unsigned char dat = 0, i = 0;
	I2c_Start();
	I2c_Write_Byte(0xA0); //发送I2C设备地址
	I2c_Wait_Ack();       //等待从机响应
	I2c_Write_Byte(addr); //发送要写入的内存地址
	I2c_Wait_Ack(); 
	I2c_Start();
	I2c_Write_Byte(0xA1); //发送I2C设备地址（读数据）
	I2c_Wait_Ack();       //等待从机响应
	dat = I2c_Read_Byte(); //读取数据
	I2c_Wait_Ack(); 
	I2c_Stop();
	return dat;
}


/******************************************************************************
 * @ 函数名  ： main
 * @ 功  能  ： 主函数
 * @ 参  数  ： 无
 * @ 返回值  ： 无
 ******************************************************************************/

int main()
{	
	unsigned char i = 0;
	Delay_10us(100);  //AT24C02上电时序
	
	while(1)
	{
		for(i = 0; i < 8; i++)
		{
			//向AT24C02前8个字节空间写8-i
			At24c02_Write(i, 8 - i);
			//读取该地址的数据,并显示到数码管
			LED_TUBE = coding[At24c02_Read(i)];
			//粗略延时500ms
			Delay_10us(50000);	 	
		}
		for(i = 0; i < 8; i++)
		{
			//向AT24C02前8个字节空间写i+1
			At24c02_Write(i, i + 1);
			//读取该地址的数据,并显示到数码管
			LED_TUBE = coding[At24c02_Read(i)];
			//粗略延时500ms
			Delay_10us(50000);			
		}	
	}
}

四、RT-Thread 操作配置

电路如下：
在这里插入图片描述
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使用rt-thread studio IDE。
1、按照要求配置软件模拟I2C
在这里插入图片描述
2、添加软件包
在这里插入图片描述
3、直接编译，通过指令测试
在这里插入图片描述
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代码测试1

/*
 * 程序清单：这是一个iic设备使用例程
 * 例程导出了i2c_test3命令到控制终端
 * 命令调用格式：i2c_test3
 * 实现功能：向eeprom写入16进制的HelloRTT,再重读eeprom并以字符输出。
 */
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

static const char * i2c_bus_device_name = "i2c1";
static const rt_uint8_t eeprom_addr = 0x50;      // 1010A2A1A0 - R/W she bei di zhi

static  rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *data);

static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus,  rt_uint8_t len,rt_uint8_t *buf);

rt_err_t i2c_test3(void)
{
    struct rt_i2c_bus_device * i2c_device;
    i2c_device = rt_i2c_bus_device_find(i2c_bus_device_name);
    if(i2c_device == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("i2c bus device %s not found!\n", i2c_bus_device_name);
        return -RT_ENOSYS;
    }
    rt_size_t i;
    rt_uint8_t send[8] = {0x48,0x65,0x6C,0x6C,0x6F,0x52,0x54,0x54};//HelloRTT
    rt_uint8_t recv[8] = {0};
    //step 1: write to eeprom.
    write_reg(i2c_device,8,send);
    //step 2: read out from eeprom.
    read_regs(i2c_device,8,recv);
    rt_kprintf("read eeprom at: 0x%02X\n", eeprom_addr);
    rt_kprintf("your data is: \n");
    for(i=0; i<sizeof(recv); i++)
    {
       rt_kprintf("%c", recv[i]);
    }
    rt_kprintf("\n");
    return RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(i2c_test3, i2c_test3);

/* 写eeprom */
static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *data)
{
    struct rt_i2c_msg msgs[2];
    rt_uint8_t buff[1] = {0x00};    //数据在EEPROM上的存储地址
    msgs[0].addr = eeprom_addr;
    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;
    msgs[0].buf = buff;
    msgs[0].len = 1;
    msgs[1].addr = eeprom_addr;
    msgs[1].flags = RT_I2C_WR | RT_I2C_NO_START;
    msgs[1].buf = data;
    msgs[1].len = len;
    if (rt_i2c_transfer(bus, msgs, 2) == 2)
    {
        rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(10));
        return RT_EOK;
    }else{
        rt_kprintf("write eeprom fail!\n");
        return -RT_ERROR;
    }
}

/* 读eeprom数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus,rt_uint8_t len,rt_uint8_t *buf)
{
    struct rt_i2c_msg msgs[2];
    rt_uint8_t buff[1] = {0x00};   //数据在EEPROM上的存储地址
    msgs[0].addr = eeprom_addr;
    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;
    msgs[0].buf = buff;
    msgs[0].len = 1;
    msgs[1].addr = eeprom_addr;
    msgs[1].flags = RT_I2C_RD;
    msgs[1].buf = buf;
    msgs[1].len = len;
    if (rt_i2c_transfer(bus, msgs, 2) == 2)// 调用I2C设备接口传输数据
    {
        return RT_EOK;
    }else{
        rt_kprintf("read eeprom fail!\n");
        return -RT_ERROR;
    }
}
//FINSH_FUNCTION_EXPORT(i2c_test3, i2c_test3);

代码测试2

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include "at24cxx.h"


static const char * i2c_bus_device_name = "i2c1";
static const rt_uint8_t eeprom_addr = 0x50;      // 1010A2A1A0 - R/W she bei di zhi


rt_err_t i2c_test3(void)
{
    at24cxx_device_t dev = RT_NULL;
    dev = at24cxx_init(i2c_bus_device_name, 0);
    if(dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("i2c bus device %s not found!\n", i2c_bus_device_name);
        return -RT_ENOSYS;
    }
    rt_size_t i;
    uint8_t send[8] = {0x48,0x65,0x6C,0x6C,0x6F,0x52,0x54,0x54};//HelloRTT
    uint8_t recv[16] = {0};
    //step 1: write to eeprom.
    at24cxx_write(dev, 8, send, 8);
    rt_kprintf("write ok\n");
    //step 2: read out from eeprom.
    at24cxx_read(dev, 0, recv, 16);
    rt_kprintf("read eeprom at: 0x%02X\n", eeprom_addr);
    rt_kprintf("your data is: \n");
    for(i=0; i<sizeof(recv); i++)
    {
       rt_kprintf("%c", recv[i]);
    }
    rt_kprintf("\n");
    return RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(i2c_test3, i2c_test3);

在这里插入图片描述

参考：
https://blog.csdn.net/weixin_43772810/article/details/122149151

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/i2c/i2c?id=i2c-%e7%ae%80%e4%bb%8b


http://www.kler.cn/news/295035.html

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