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凔海笔记之FPGA（十）：Verilog描述IIC单字节读写协议

已有 1306 次阅读2016-5-21 07:11

一、简介AT24C04

AT24C04是小容量（4KB）IIC总线EPROM存储元件。这句话说得很有内容呀。首先，AT24c04是存储元件，还是EPROM即可擦写可编程只读存储器，而且断电可保存。其次，对AT24c04的控制是采用IIC协议的，也就是说，IIC≠AT24C04，曾几何时，傻傻的以为IIC=AT24CXX。

那接下来，就先说一下AT24C04吧。

A0空引脚,不是地址设置引脚，A1/A2器件地址设置引脚，是用来设置器件地址的，可以挂4个AT24c04。WP写保护，低电平可对整个AT24c04的512字节进行读写操作，高电平则会使前256个地址受保护，只读不能写，后面的则爱咋地咋地了。SDA数据总线，是一个双向口，SCL则是时钟线。
IIC总线采用两线制，由数据线SDA和时钟线SCL构成。IIC总线对数据通信时序进行了严格的定义，主要包括起始、应答、结束还有数据读写的时序。
下面，就看看IIC单字节读写操作吧。n(*≧▽≦*)n

可见，写IIC协议就是玩拼图，拼的好与坏，就看咱对时序的分析了。
但在玩拼图之前咱还是先了解一下IIC协议的一些基本知识。
1、起始信号
SCL保持高电平的状态下，SDA出现下降沿定义为I2C总线的起始信号，它是由主控器主动建立的一种电平跳变时序信号，标志着一次数据传输的开始，而在建立该信号之前IIC总线必须处于空闲状态。瞧下图

2、写地址
写地址包括写设备地址和写数据地址。就如同笔者兼职家教，得先找到人家在哪个小区哪个楼，再找到人家在哪个单元等。然后才能去输出自己的知识（数据）。
写地址有固定的格式：

硬件ID：就是知道是哪个小区，它会随着厂商设备的种类不同而改变，例如：AT24C04是4’b1010。
硬件地址：就是芯片上的A0\A1\A2，A0空引脚（why?），A1/A2器件地址设置引脚，是用来设置器件地址的，可以挂4个AT24c04。
访问方向：写为1读是0。
写数据地址：AT24C04可以对512字节进行读写操作，而数据地址只有8位！也就是说，只能读写256字节，肿么破？？？？？？？？？？？？？？这时候会不会想到A0为什么说是空引脚呢？没错，它就是来凑数的，实现对512字节的读写。对此，我不得不说

还得补充一句，写数据是新的下降沿跟新数据，上升沿锁存/读取数据。
3、应答信号
　IIC总线上的所有数据都是以8位字节传送的，发送器每发送一个字节，就在下一个时钟脉冲释放数据线，由主机反馈一个应答信号。读数据就无视应答位。
　　应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示主机已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示主机接收该字节没有成功。

4、读写数据：
写数据就是写数据是新的下降沿跟新数据，上升沿锁存/读取数据，并且高位在前
读数据可以看做重复读取8次应答位，SCL的下降沿使从机跟新数据，然后主机在SCL的上升沿读取数据，此外，从机也会由高到低更新数据位。
结束位：
在时钟线SCL保持高电平期间，数据线SDA被释放，使得SDA返回高电平（即正跳变），称为I2C总线的停止信号，它标志着一次数据传输的终止。
停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号，停止信号也是由主控器主动建立的，建立该信号之后，I2C总线将返回空闲状态。

所谓的空闲状态就是I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

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凔海