前言：
这篇文章，我将手把手地教你怎么看芯片的数据手册，并根据时序图写出对应的驱动代码。以AT24C02这个模块为例，这款芯片是使用I2C协议通信的一款EEPROM模块。
| 型号 | 内部组织 | 随机字地址位 | 设备地址位配置 | 读/写选择位 |
| AT24C01A | 16页，每页8字节 | 7位 | 1 0 1 0 A2 A1 A0 | 第8位 |
| AT24C02 | 32页，每页8字节 | 8位 | 1 0 1 0 A2 A1 A0 | 第8位 |
| AT24C04 | 32页，每页16字节 | 9位 | 1 0 1 0 A2 A1 - | 第8位 |
| AT24C08A | 64页，每页16字节 | 10位 | 1 0 1 0 A2 - - | 第8位 |
| AT24C16A | 128页，每页16字节 | 11位 | 1 0 1 0 - - - | 第8位 |
说明：
- 读/写选择位：第8位用于选择读或写操作。如果该位为高，则为读操作；如果为低，则为写操作。
一般来说，AT24CXX系列EEPROM的器件地址取决于具体的型号和配置。通常，AT24CXX的器件地址是由固定部分和可配置部分组成：
一般我们使用某个模块进行通信，主要就是遵循该芯片的通信协议，根据该协议的时序实现数据接发收。
AT24C02的手册上已经将I2C协议的通信时序列举出来了，下面根据这些时序实现功能。
void I2C_Init(void){GPIO_Config_T gpioConfig;RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB); //使能GPIOBgpioConfig.pin = I2C_PIN_SCL|I2C_PIN_SDA;gpioConfig.mode = GPIO_MODE_OUT_PP ; //推挽输出gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_50MHz;GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfig);GPIO_SetBit(GPIOB,I2C_PIN_SCL|I2C_PIN_SDA); //PB6,PB7置高电平}
2.1 start/stop通信时序的实现
对于任一协议来说，时序的改变，无非就是引脚拉高或拉低嘛，我们主要操作GPIO进行引脚电平切换就行了。
| 状态 | 描述 | 代码 |
| 1 | 初始状态 | I2C_SDA_SET; I2C_SCL_SET; |
| 2 | SDA拉低 | I2C_SDA_RESET; |
| 3 | SCL拉低 | I2C_SCL_RESET; |
| 4 | 初始状态 | I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; |
| 5 | SCL拉高 | I2C_SCL_SET; |
| 6 | SDA拉高 | I2C_SDA_SET; |
实际实现的代码如下：
void I2C_Start(void){SDA_OUT(); //SDA输出,由主机发送start,设置为输出模式I2C_SDA_SET;I2C_SCL_SET;Delay_us(4);I2C_SDA_RESET;Delay_us(4);I2C_SCL_RESET;}
void I2C_Stop(void){SDA_OUT(); //SDA输出,由主机发送stop,设置为输出模式I2C_SCL_RESET;I2C_SDA_RESET;Delay_us(4);I2C_SCL_SET;I2C_SDA_SET;Delay_us(4);}
| 状态 | 描述 | 代码 |
| 1 | 初始状态 | I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; |
| 2 | 拉高SCL | I2C_SCL_SET; |
| 3 | 拉低SCL | I2C_SCL_RESET; |
| 4 | 准备下一次数据传输 |
void I2C_Send_Byte(uint8_t txd){uint8_t t;SDA_OUT();I2C_SCL_RESET;I2C_SDA_RESET;// 发送8次for (t = 0; t < 8; t++){I2C_SDA_WRITE((txd & 0x80)>>7);txd <<= 1;Delay_us(2);I2C_SCL_SET;Delay_us(2);I2C_SCL_RESET;Delay_us(2);}}
上面的表格只列举出了实现的时序，并没有加入SDA数据发送的操作，其实，时序图上已经很明确了。
当SCL线处于高电平时，这时SDA当前的电平状态就是SDA发送的数据。我们代码已经实现了这个功能，也就是在SCL拉高之前，先设置SDA引脚的电平状态，当SCL拉高之后，当前SDA的电平就是发送的数据。这里只发送了一位，所以还需要进行7次的操作，这样从高位到低位一位一位地发送，就实现了I2C发送一个字节的功能。
2.3 ACK通信时序实现
| 状态 | 描述 | 代码 |
| 1 | 初始状态 | I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; |
| 2 | SCL拉高 | I2C_SCL_SET; |
| 3 | SCL拉低 | I2C_SCL_RESET; |
实现代码如下：
void I2C_Ack(void){SDA_OUT();I2C_SCL_RESET;I2C_SDA_RESET;Delay_us(2);I2C_SCL_SET;Delay_us(2);I2C_SCL_RESET;}
| 描述 | 代码 | |
| 1 | 初始状态 | I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; |
| 2 | 拉高SCL | I2C_SCL_SET; |
| 3 | 拉低SCL | I2C_SCL_RESET; |
| 4 | 准备下一次数据读取 |
uint8_t I2C_Read_Byte(void){unsigned char i,receive=0; // receive 默认值为0I2C_SCL_RESET;I2C_SDA_RESET;SDA_IN(); //SDA设置为输入for (i = 0; i < 8; i++ ){I2C_SCL_SET;receive <<= 1;if(I2C_READ_SDA){receive++;}Delay_us(1);I2C_SCL_RESET;Delay_us(1);}I2C_Ack(); //发送ACKreturn receive;}
上面我们注意到，时序都是同一个，只不过实现的代码不一样，一个是发送，一个是接收。
这里的操作，是因为读取的SDA引脚如果是高电平（也就是“1”），这里也同步加1（默认是0），这样就确保了数据接收的一致性。
2.5 WaitAck通信时序实现
手册上只有Ack时序，并没有关于WaitAck相关的部分，我们可以设计一下，怎么实现WaitAck这部分。首先分析一下，Ack信号，其实就是在一个I2C的时钟周期内，SDA电平一直稳定为低电平，在了解这部分后，我们就可以实现这部分的代码了。
代码实现如下：
uint8_t I2C_Wait_Ack(void){SDA_IN(); //SDA设置为输入I2C_SDA_SET;Delay_us(1);I2C_SCL_SET;Delay_us(1);while(I2C_READ_SDA){}I2C_SCL_RESET; //时钟输出0return 0;}
等待Ack响应，就是由另一个I2C模块发送Ack信号嘛，所以我们这里将SDA引脚设置为输入状态，一直监听SDA引脚，等待它拉低。
这里也存在一个问题，也就是如果接收不到Ack信号，整个I2C就会一直占用总线，造成总线繁忙，所以，我们可以改一下代码，在里面加一些定时操作，如果在某段时间内，还没有接收到Ack响应，就停止此次数据传输。
uint8_t I2C_Wait_Ack(void){uint8_t uTime = 0;SDA_IN(); //SDA设置为输入I2C_SDA_SET;Delay_us(1);I2C_SCL_SET;Delay_us(1);while(I2C_READ_SDA){uTime++;if(uTime > 250){I2C_Stop();return 1;}}I2C_SCL_RESET; //时钟输出0return 0;}
| A0 | A1 | A2 | 范围 |
| 0 | 0 | 0 | 第1页（0~255） |
| 0 | 0 | 1 | 第2页（256~511） |
| 0 | 1 | 0 | 第3页（512~767） |
| 0 | 1 | 1 | 第4页（768~1023） |
| 1 | 0 | 0 | 第5页（1024~1279） |
| 1 | 0 | 1 | 第6页（1280~1535） |
| 1 | 1 | 0 | 第7页（1536~1791） |
| 1 | 1 | 1 | 第8页（1792~2047） |
void AT24C02_WriteOneByte(uint16_t WriteAddr,uint8_t DataToWrite){I2C_Start();/*AT24C02 的设备地址为 0XA0，后面的页地址和具体地址的处理是为了正确定位要写入的数据位置。*/I2C_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); // 发送高地址I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节I2C_Wait_Ack();I2C_Stop();//产生一个停止条件Delay_ms(10);}
void AT24C02_Write(uint16_t WriteAddr,uint8_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite){while(NumToWrite--){AT24C02_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);WriteAddr++;pBuffer++;}}
3.2 读实现（Read）
我们已经实现了写(Write)的代码，读也是类似的。同样我们看这个模块的读时序。
先分析一下，我们可以看到在进行读操作之前，需要先发送设备地址与要读取数据的地址，再进行读操作，下面我们编写代码。
uint8_t AT24C02_ReadOneByte(uint16_t ReadAddr){uint8_t temp=0;I2C_Start();I2C_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址I2C_Wait_Ack();I2C_Start();I2C_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式I2C_Wait_Ack();temp=I2C_Read_Byte();I2C_Stop(); //产生一个停止条件return temp;}
同样，我们可以进一步扩展，实现Read操作。
void AT24C02_Read(uint16_t ReadAddr,uint8_t *pBuffer,uint16_t NumToRead){while(NumToRead){*pBuffer++=AT24C02_ReadOneByte(ReadAddr++);NumToRead--;}}
到这里，我们的读写通信时序已经完全实现了。
4、总结
其实，不管是这篇文章的标准I2C通信协议，还是SPI、UART、1-WIRE协议，其本质都是通过一定的物理连接和协议规则，实现设备之间的数据传输和通信。
以上就是今天的分享，如果有需要查看代码、手册的小伙伴，请点击底部“阅读原文”进行下载。
END
