２４Ｃ０２在ＰＩＣ单片机系统中的应用

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ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ公司的ＰＩＣ１６系列单片机以其精简的指令和较强的端口驱动能力在各个领域得到广泛的应用。在需要储存较大数量数据的控制领域，２４Ｃ０２可以解决ＰＩＣ１６Ｃ８×系列单片机片内ＥＥＰＲＯＭ不足的问题，用以保存诸如用户设置参数、采集到的数据等。
    由于部分ＰＩＣ单片机不具备Ｉ2Ｃ总线接口，在应用时必须用软件法加以解决。
    在软件编制时应当严格遵循Ｉ2Ｃ总线规则，并注意２４Ｃ０２的片内读写周期时间，调整好程序流程，以避免写不进、读不出的问题。
    下面将笔者在实际工作中遇到的问题和解决的方法进行简单的介绍，希望可以给同行一些帮助。
    首先约定，数据由微处理器发送到２４Ｃ０２称“写”、“发”，反之称“读”、“收”。２４Ｃ０２支持顺序读写和随机读写，文中以随机读写方式为例进行介绍。
    一、硬件电路（如图１所示）。
    使用微处理的任意两个通用Ｉ／Ｏ端口（图中用ＲＡ２、ＲＡ３）作为与２４Ｃ０２的连接，其中一个作为时钟ＳＣＬ线，另外一个作为数据ＳＡＤ线。两个端口均接２２ｋΩ上拉电阻。
    二、软件设计
    首先简要介绍一下用ＥＥＰＲＯＭ的Ｉ2Ｃ总线的规则。
    初始状态时，ＳＣＬ、ＳＤＡ两线都为高。
    当ＳＣＬ为高电平时，如果ＳＤＡ线跌落，认为是“起始位”。
    当ＳＣＬ为高电平时，如果ＳＤＡ线上升，认为是“停止位”。
    除此之外，在发送数据的过程中当ＳＣＬ为高电平时，ＳＤＡ应保持稳定。
    ＡＣＫ应答位指在此时钟周期内由从器件（ＥＥＰＲＯＭ）把ＳＤＡ拉低，表示回应。这时主器件（ＰＩＣ１６微处理器）的ＳＤＡ口的属性应该变为输入以便检测。
    １．在写数据周期应该依次执行以下过程：
    １）发“起始位”。２）发“写入代码”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）０，其中的Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件决定，文中采用０００。３）收“ＡＣＫ”应答（１ｂｉｔ）。４）发ＥＥＰＲＯＭ片内地址（即要写入ＥＥＰＲＯＭ的什么位置）（８ｂｉｔ）。从００到ＦＦ中的任意一个，对应ＥＥＰＲＯＭ中的相应位。５）收“ＡＣＫ”应答（１ｂｉｔ）。６）发要发送的数据（８ｂｉｔ），即要存储到ＥＥＰＲＯＭ中的数据。７）发“停止位”。
    接下来，如图２所示，进入轮询程序以便检验２４Ｃ０２片内写周期是否完成。如果已经完成则进入下一个字节的写操作过程。如果没有完成则继续等待，直到完成。
    ２．在读数据周期，依次执行以下过程：
    １）发“起始位”。２）发“写入代码”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）０，其中Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件决定，文中采用０００。３）收“ＡＣＫ”应答（１ｂｉｔ）。４）发“ＥＥＰＲＯＭ”片内地址（即要读出ＥＥＰＲＯＭ的位置）（８ｂｉｔ）。从００到ＦＦ中的任意一个，对应ＥＥＰＲＯＭ中的相应位。５）收“ＡＣＫ”应答（１ｂｉｔ）。６）发“起始位”（１ｂｉｔ）。７）发“读出代码”（８ｂｉｔ），１０１０（Ａ１Ａ２Ａ３）１，其中Ａ１、Ａ２、Ａ３三位是片地址，由２４Ｃ０２的硬件接线决定，文中采用０００。８）接收。９）发ＡＣＫ应答。１０）发“停止位”。
    要特别注意的两个问题是：１）２４Ｃ０２有一个约１０ｍｓ的片内写周期。在这个周期内，２４Ｃ０２是不对外界的操作作出反应的。２）在发送数据的过程中，要确保当ＳＣＬ为高电平时，ＳＤＡ保持稳定。
    解决第一个问题的常见方法有两个，其一为采用延时等待，确保在写过程中，在一个字节完成发送了停止位之后，微处理器等待足够的时间，通常应该超过１０ｍｓ，再送下一个字节，这段时间用来等待ＥＥＰＲＯＭ完成片内写周期。另一个是采用轮询的方式，判断ＥＥＰＲＯＭ是否完成了片内写周期。这种方式的主导思想是，当向ＥＥＰＲＯＭ发送写标志后，正常情况下，ＥＥＰＲＯＭ应该有ＡＣＫ应答。但是当ＥＥＰＲＯＭ在进行片内写周期的时候，则不会产生这样的应答。程序据此判断，ＥＥＰＲＯＭ是否完成了片内的写周期程序。如果完成，则可以继续写入下一个要写的内容，否则继续等待。
    第一种方法编程较为简单，但是会浪费大量的机器时间，并且程序的延时时间不好确定。第二种方法的优点在于，虽然编程较为复杂，但是较为快速，对其余的程序模块影响较少，便于完成程序的模块化设计。
    对于在发送数据的过程中，要确保当ＳＣＫ为高电平时，ＳＤＡ必须保持稳定，应该在程序中利用软件给予保证。
    如果可以很好的解决以上两个问题，数据的写入和读出是方便快捷和可靠的。