51單片機普通IO口模擬IIC總線的程序實

IIC是由Philips公司發明的一種串行數據通信協議，僅使用兩根信號線：SerialClock（簡稱SCL）和SerialData（簡稱SDA）。

IIC是總線結構，1個Master，1個或多個Slave，各Slave設備以7位地址區分，地址后面再跟1位讀寫位，表示讀（=1）或者寫（=0），所以我們有時也可看到8位形式的設備地址，此時每個設備有讀、寫兩個地址，高7位地址其實是相同的。
IIC數據格式如下：
無數據：SCL=1，SDA=1；
開始位（Start）：當SCL=1時，SDA由1向0跳變；
停止位（Stop）：當SCL=1時，SDA由0向1跳變；
數據位：當SCL由0向1跳變時，由發送方控制SDA，此時SDA為有效數據，不可隨意改變SDA；
當SCL保持為0時，SDA上的數據可隨意改變；
地址位：定義同數據位，但只由Master發給Slave；
應答位（ACK）：當發送方傳送完8位時，發送方釋放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=0；
否應答位（NACK）：當發送方傳送完8位時，發送方釋放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=1。
當數據為單字節傳送時，格式為：
開始位，8位地址位（含1位讀寫位），應答，8位數據，應答，停止位。
當數據為一串字節傳送時，格式為：
開始位，8位地址位（含1位讀寫位），應答，8位數據，應答，8位數據，應答，……，8位數據，應答，停止位。
需要注意的是：
1、SCL一直由Master控制，SDA依照數據傳送的方向，讀數據時由Slave控制SDA，寫數據時由Master控制SDA。當8位數據傳送完畢之后，應答位或者否應答位的SDA控制權與數據位傳送時相反。
2、開始位“Start”和停止位“Stop”，只能由Master來發出。
3、地址的8位傳送完畢后，成功配置地址的Slave設備必須發送“ACK”。否則否則一定時間之后Master視為超時，將放棄數據傳送，發送“Stop”。
4、當寫數據的時候，Master每發送完8個數據位，Slave設備如果還有空間接受下一個字節應該回答“ACK”，Slave設備如果沒有空間接受更 多的字節應該回答“NACK”，Master當收到“NACK”或者一定時間之后沒收到任何數據將視為超時，此時Master放棄數據傳送，發送 “Stop”。
5、當讀數據的時候，Slave設備每發送完8個數據位，如果Master希望繼續讀下一個字節，Master應該回答“ACK”以提示Slave准備下 一個數據，如果Master不希望讀取更多字節，Master應該回答“NACK”以提示Slave設備准備接收Stop信號。
6、當Master速度過快Slave端來不及處理時，Slave設備可以拉低SCL不放（SCL=0將發生“線與”）以阻止Master發送更多的數據。此時Master將視情況減慢或結束數據傳送。

下面是本人編寫的單片機普通IO口模擬IIC總線的程序源代碼：

 /*
 ************************************************************************************
 Fuction:GPIO模擬iic bus，實現與AT24C02的數據通信
 PS:該源代碼是以STC89C52為平台編寫的，可通過修改包含的頭文件以適用於所有51系列單片機
 SD:Jason
 ************************************************************************************
 */
 #include <reg52.h>
 #include <string.h>
 sbit sda = P2^0;
 sbit scl = P2^1;
 unsigned char table1[11]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
 unsigned char table2[11];
 void init();
 void somenop();
 void delay(unsigned char);
 void start();
 void stop();
 void send_ack(unsigned char);
 unsigned char rec_ack();
 void write_byte(unsigned char);
 unsigned char read_byte();
 unsigned char write_add(unsigned char,unsigned char *,unsigned char);
 unsigned char read_add(unsigned char,unsigned char *,unsigned char);

 void main()
 {
     init();
     write_add(0x10,table1,10);
     delay(100);
     read_add(0x10,table2,10);
     while(1);
 }
 //端口初始化
 void init()
 {
     memset(table2,0,sizeof(table2));
     sda = 1;
     scl = 1;
     somenop();
 }
 //起始信號
 void start()
 {
     sda = 1;
     somenop();
     scl = 1;
     somenop();
     sda = 0;
     somenop();
 }
 //終止信號
 void stop()
 {
     sda = 0;
     somenop();
     scl = 1;
     somenop();
     sda = 1;
     somenop();
 }
 //主機發送應答信號
 void send_ack(unsigned char ack)
 {
     scl = 0;
     somenop();
     sda = ack;
     somenop();
     scl = 1;
     somenop();
     scl = 0;
     somenop();
     sda = 1;
     somenop();
 }
 //主機接收應答信號
 unsigned char rec_ack()
 {
     scl = 1;
     somenop();
     if(sda == 1)
     {
         scl = 0;
         delay(1);
         scl = 1;
         if(sda == 1)
             return 1;
     }
     else
         return 0;
 }
 //寫一個字節
 void write_byte(unsigned char dat)
 {
     unsigned char i,a;
     a = dat;
     for(i=0;i<8;i++)
     {
         a = a<<1;
         scl = 0;
         somenop();
         sda = CY;
         somenop();
         scl = 1;
         somenop();
     }
     scl = 0;
     somenop();
     sda = 1;
     somenop();
 }
 //讀一個字節
 unsigned char read_byte()
 {
     unsigned char i,a;
     scl = 0;
     somenop();
     sda = 1;
     somenop();
     for(i=0;i<8;i++)
     {
         scl = 1;
         somenop();
         a = (a<<1)|sda;
         scl = 0;
         somenop();
     }
     return a;
 }
 //向add地址寫入len長度的dat數據
 unsigned char write_add(unsigned char add,unsigned char *dat,unsigned char len)
 {
     unsigned char flag,i;
     start();
     write_byte(0xa0);
     if(rec_ack() == 0)
     {
         write_byte(add);
         if(rec_ack() == 0)
         {
             for(i=0;i<len;i++)
             {
                 write_byte(dat[i]);
                 if(rec_ack() == 1)
                 {
                     i = 0;
                     break;
                 }
             }
             if(i == len)
                 flag = 1;
         }
     }
     stop();
     return flag;
 }
 //從add地址讀出len長度的數據給dat
 unsigned char read_add(unsigned char add,unsigned char *dat,unsigned char len)
 {
     unsigned char flag,i;
     start();
     write_byte(0xa0);
     if(rec_ack() == 0)
     {
         write_byte(add);
         if(rec_ack() == 0)
         {
             start();
             write_byte(0xa1);
             if(rec_ack() == 0)
             {
                 for(i=0;i<len;i++)
                 {
                     dat[i] = read_byte();
                     send_ack(0);
                 }
                 flag = 1;
                 send_ack(1);
                 somenop();
             }
         }
     }
     stop();
     return flag;
 }
 //delay 5us
 void somenop()
 {;;}
 //delay x ms
 void delay(unsigned char x)
 {
     unsigned char y,z;
     for(y=x;y>0;y--)
         for(z=110;z>0;z--);
 }