【PIC单片机】-- IIC相关知识

00 写在前面

该系列的文章，源自于担任过PIC单片机课程的助教，主要向学弟们讲解了几节实验课的内容。在此记录上课的一些知识。

本系列文章主要介绍的内容：

实验1–介绍和基本I/O–按钮和LED（学习嵌入式的第一步就是点一个灯，就像学习编程语言的第一步都是写一个“hello world”代码）

实验2–MPLAB+PICkit 3+LCD+I/O（这次主要是介绍液晶显示屏的使用，很多时候我们系统的调试都需要用到，比如做一个测温系统，那我们就可以通过液晶显示屏，显示传感器采集的数值，然后再通过软件来做进一步的处理）

实验3–ADC（这个是模数转化实验，就是之前模数电学习那些知识的一个综合运用）

实验4–串行通信–UART

实验5–串行通信–I2C

实验6–计时器和中断（这一部分也是很重要的知识点，在很多的嵌入式系统中都会用到，比如用单片机再加几个传感器就可以搭出智能车，智能车就会用到计时器、中断这些内容）

01 IIC相关知识

同步通信：

异步通信：

上节课我们讲的是异步通信，而今天我们要讲的是IIC是同步通信；

另外有一点上节课我们有讲到过串口模块我们可以用PIC单片机本身内部提供的，也可以选择普通的IO引脚，通过模拟时序得到串口通信。而今天的IIC模块也是类似的道理，我们PIC单片机内部已经集成了IIC模块，我们只要操作相应寄存器即可。当然我们也可以通过普通的IO引脚，通过模拟时序得到IIC通信。

接下来我们打开芯片手册：

主控同步串行接口，包含SPI通信以及IIC通信；

**基本上我们之前讲课的时候，都是先介绍完外设的基本内容，然后接下去就讲解寄存器。**今天这个外设就是多了一个点，需要了解一下时序，了解完时序之后我们再来讲寄存器。

02 时序

最基本就是启动信号、停止信号、数据有效信号

因为PIC内部封装了芯片，所以只要让寄存器的某一位配置为某一值，就可以产生这个信号。

接下来我们看两个主要时序：就是在主模式下的发送端（对应写时序）、接收端（对应读时序）；

发送时序：

接受时序：

虚线框内这部分是启动信号，接着SCL产生9个脉冲，SDA要发送8个数据；刚开始是发送器件的地址，比如今天咱们要进行写操作的对象就是24C256_EEPROM；

这个时序是发送时序，所以很显然，我们这个R/W非 == 0.最后一位其实是方向位，就是你是接受数据还是发送数据。

只要SEN=1,就会产生这个方框里面的信号；如何是用51单片机，就需要用两个引脚模拟这两个时序。启动产生之后，硬件自动清零。

启动标志位SSPIF，SSP的中断标志寄存器，中断标志位，启动信号产生后，中断信号会置位；如果要检查是否有正常启动，就检测SSPIF有没有置位。数据发完之后，又会置位。

BF位：跟SSPBUF是否有数据有关；发送完就是置0；

SEN：启动信号

PEN：停止信号

R/W非：IIC的特性位；

RCEN：接受使能位；每次在接受一帧数据之前都要让RCEN置1；

ACKSTAT：这一位是用来判断从设备有没有给你发送应答信号，这一位是由硬件自动置位；

ACKDT：用来作为本次通信是否结束，需要应答就设置为0

RSEN：数据的传送方向一旦改变，就必须重新启动一下

03 寄存器

在MSSP模型中，与IIC模型相关的寄存器有六个：

• MSSP Control Register (SSPCON)

• MSSP Control Register 2 (SSPCON2)

• MSSP Status Register (SSPSTAT)

• Serial Receive/Transmit Buffer Register (SSPBUF)

• MSSP Shift Register (SSPSR) – Not directly accessible

• MSSP Address Register (SSPADD)

（从动模式下存储IIC设备的地址，主动模式下是IIC通信的波特率设置）

需要配置RC3、RC4引脚（时钟线SCL、数据线SDA）

SSPSTAT：主控同步串行口状态寄存器

SMP这一位是用来选择通信速率的，我们通常是使用100khz，所以我们选择1

CKE：

其他这六位都只能进行读（它的变化都是由硬件自动完成的），主要看一下bit0BF位。

WCOL:写冲突检测位，置0

SSPOV:接受溢出标志位，置0

SSPEN:同步串行口使能位，置1

CKP:SCK释放控制位，我们在主控模式下没用到，所以置1

SSPM3~SSPM0：1000

最后SSPCON ==0x38；

GCEN：不用管

ACKSTAT:从设备有没有给你发送应答，硬件自动置位

ACKDT:是否应答

ACKEN:应答时序使能

RCEN:接受数据使能

PEN:启动停止信号

RSEN:数据的传送方向一旦改变，就必须重新启动一下

SEN:启动信号使能位

初始化的时候先全部设置为0即可。

SSPADD：

从动模式下存储IIC设备的地址，主动模式下是IIC通信的波特率设置。

（SSPM3~SSPM0：1000公式在这里，最后就是得到100k）

04 外设模块EEPROM

那我们知道PIC单片机这个IIC通信方式之后，接下来我们就来介绍一个外设模块，也就是E2PROM，我们知道EEPROM是一个内存单元，我们可以往里面读或者写数据，那这个模块的读或者写的方式是通过IIC通信来进行的。

我们每学习一个外设，我们首先要知道它要如何使用，那这个时候就是需要看该外设的芯片手册，所以接下来我们需要讲一下EEPROM芯片手册的知识。今天我们要讲的这个是24C256这个芯片，除此之外还有24C02、24C04、24C08、24C16、24C32、24C64、24C128等等.

然后这个256K是位，如果换成字节就是32K字节

（32x1024=32,768字节）。

那大家第一次看着玩意可能会觉得，不知道要看啥。我带着大家看一遍。

我这边网上找了一份中文版，我们等等对照着看：

https://wenku.baidu.com/view/efea9a75f46527d3240ce002.html

特性、概述、管脚的封装、内部方框图、电气特征（直流特征、交流特征） 这些咱们可以先不管

接下来是讲该芯片的引脚：

引脚各是什么意思；

A2A1A0，主要是地址选择信号，这个是跟开发板上的VCC和VSS连接在一起的；

SDA：数据线

SDL：时钟线

WP：写保护，当其与VCC连接在一起时，就只能进行读，不能进行写；当与VSS连接在一起时，可以进行读和写操作；

接下来是一些信号的时序：

IIC总线的协议、其他各种信号

启动信号：

停止信号：

数据有效信号：

应答信号：

器件寻址：

首先我们刚开始会发送一个起始信号，起始信号发送完了之后发送这几位数，刚刚我们看了EEPROM是有3个地址选择引脚的，那我们如果有3位二进制的数，就有8种情况。

所以我们一条总线上面可以连接8个24C256，然后我们根据A2A1A0的情况就可以选择对其中某一个24C256进行操作。

接下来是选择读信号还是写信号，1是读0是写。写完之后，从设备会发送一个应答信号。

写操作：

字节写、页写

应答查询：

当你发送一个这样的时序的时候，代表着我向EEPROM写入一个数据；从这个停止信号开始之后，24C256内部就开始写操作，只有内部完成写操作，它才会发出应答信号，只有接受到应答信号之后，才能进行写操作。

读操作：

1、立即读操作；2、随机读操作；3、连续读操作；（3与1和2的区别，在于读到一个数据后，主机是发送应答信号还是发送停止信号，如果发送应答信号就代表连续读，如果发送停止信号就代表结束。）

从13页开始，就是芯片封装的一些信息，我们操作单片机就用不到了，这个通常是在画PCB的时候会用到；所以我们后面那部分也不用管它。

所以我们在来总结一下，虽然这个芯片手册有38也，但是后面那26页不用看，前面4页也不太需要看，总共其实就是阅读中间这8、9页。

那中间这8、9页的话，刚刚我们讲了：就包含三部分内容，第一部分：引脚相关信息；第二部分：启动信号、结束信号、应答信号、数据有效的一些时序；第三部分：如何进行读操作和写操作。