24C02在PIC單片機系統中的應用

由于部分ＰＩＣ單片機不具備Ｉ2Ｃ總線接口，在應用時必須用軟件法加以解決。
在軟件編制時應當嚴格遵循Ｉ2Ｃ總線規則，并注意２４Ｃ０２的片內讀寫周期時間，調整好程序流程，以避免寫不進、讀不出的問題。
下面將筆者在實際工作中遇到的問題和解決的方法進行簡單的介紹，希望可以給同行一些幫助。
首先約定，數據由微處理器發送到２４Ｃ０２稱“寫”、“發”，反之稱“讀”、“收”。２４Ｃ０２支持順序讀寫和隨機讀寫，文中以隨機讀寫方式為例進行介紹。
一、硬件電路（如圖１所示）。
使用微處理的任意兩個通用Ｉ／Ｏ端口（圖中用ＲＡ２、ＲＡ３）作為與２４Ｃ０２的連接，其中一個作為時鐘ＳＣＬ線，另外一個作為數據ＳＡＤ線。兩個端口均接２２ｋΩ上拉電阻。
二、軟件設計
首先簡要介紹一下用ＥＥＰＲＯＭ的Ｉ2Ｃ總線的規則。
初始狀態時，ＳＣＬ、ＳＤＡ兩線都為高。
當ＳＣＬ為高電平時，如果ＳＤＡ線跌落，認為是“起始位”。
當ＳＣＬ為高電平時，如果ＳＤＡ線上升，認為是“停止位”。
除此之外，在發送數據的過程中當ＳＣＬ為高電平時，ＳＤＡ應保持穩定。
ＡＣＫ應答位指在此時鐘周期內由從器件（ＥＥＰＲＯＭ）把ＳＤＡ拉低，表示回應。這時主器件（ＰＩＣ１６微處理器）的ＳＤＡ口的屬性應該變為輸入以便檢測。
１．在寫數據周期應該依次執行以下過程：
１）發“起始位”。２）發“寫入代碼”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）０，其中的Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件決定，文中采用０００。３）收“ＡＣＫ”應答（１ｂｉｔ）。４）發ＥＥＰＲＯＭ片內地址（即要寫入ＥＥＰＲＯＭ的什么位置）（８ｂｉｔ）。從００到ＦＦ中的任意一個，對應ＥＥＰＲＯＭ中的相應位。５）收“ＡＣＫ”應答（１ｂｉｔ）。６）發要發送的數據（８ｂｉｔ），即要存儲到ＥＥＰＲＯＭ中的數據。７）發“停止位”。
接下來，如圖２所示，進入輪詢程序以便檢驗２４Ｃ０２片內寫周期是否完成。如果已經完成則進入下一個字節的寫操作過程。如果沒有完成則繼續等待，直到完成。
２．在讀數據周期，依次執行以下過程：
１）發“起始位”。２）發“寫入代碼”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）０，其中Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件決定，文中采用０００。３）收“ＡＣＫ”應答（１ｂｉｔ）。４）發“ＥＥＰＲＯＭ”片內地址（即要讀出ＥＥＰＲＯＭ的位置）（８ｂｉｔ）。從００到ＦＦ中的任意一個，對應ＥＥＰＲＯＭ中的相應位。５）收“ＡＣＫ”應答（１ｂｉｔ）。６）發“起始位”（１ｂｉｔ）。７）發“讀出代碼”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）１，其中Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件接線決定，文中采用０００。８）接收。９）發ＡＣＫ應答。１０）發“停止位”。

要特別注意的兩個問題是：１）２４Ｃ０２有一個約１０ｍｓ的片內寫周期。在這個周期內，２４Ｃ０２是不對外界的操作作出反應的。２）在發送數據的過程中，要確保當ＳＣＬ為高電平時，ＳＤＡ保持穩定。
解決第一個問題的常見方法有兩個，其一為采用延時等待，確保在寫過程中，在一個字節完成發送了停止位之后，微處理器等待足夠的時間，通常應該超過１０ｍｓ，再送下一個字節，這段時間用來等待ＥＥＰＲＯＭ完成片內寫周期。另一個是采用輪詢的方式，判斷ＥＥＰＲＯＭ是否完成了片內寫周期。這種方式的主導思想是，當向ＥＥＰＲＯＭ發送寫標志后，正常情況下，ＥＥＰＲＯＭ應該有ＡＣＫ應答。但是當ＥＥＰＲＯＭ在進行片內寫周期的時候，則不會產生這樣的應答。程序據此判斷，ＥＥＰＲＯＭ是否完成了片內的寫周期程序。如果完成，則可以繼續寫入下一個要寫的內容，否則繼續等待。
第一種方法編程較為簡單，但是會浪費大量的機器時間，并且程序的延時時間不好確定。第二種方法的優點在于，雖然編程較為復雜，但是較為快速，對其余的程序模塊影響較少，便于完成程序的模塊化設計。
對于在發送數據的過程中，要確保當ＳＣＫ為高電平時，ＳＤＡ必須保持穩定，應該在程序中利用軟件給予保證。
如果可以很好的解決以上兩個問題，數據的寫入和讀出是方便快捷和可靠的。