AVR学习笔记九、基于AT24C16的数据存储实验

Ema{@AVR学习笔记九、基于AT24C16的数据存储实验基于LT_Mini_M169.1用I/O口模拟I2C总线实现AT24C16的读写、实例功能I2C总线〔InterIntegrateCircuitBUS〕全称为芯片间总线，是Philips公司推出的一种双向二进制总线。它在芯片间以两根连线实现全双工同步数据传送，一条数据线〔SDA〕和一条串行时钟线〔SCL〕，可以很方便的构成外围器件扩展系统。I2C总线协议允许总线介入多个期间，总线上的器件既可以作为主控制器也可以作为被控制器，既可以是发送器，也可以是接收器。I2C总线在进行数据交换时，作为主控制器的器件需要通过总线竞争获得主控权，然后才可以启动数据传输。系统中每个器件都具有唯一的芯片地址，数据传输时通过寻址可以确定数据接收方。I2C总线自从出现以后，得到了广泛应用。I2C总线结构简单，可靠性和抗干扰性好，可构成各种通用的硬件和软件模块。方便重复利用，大大简化了系统的设计过程。I2C总线的实现有两种方法：一、软件模拟I2C通信协议实现数据传输，二、利用硬件I2C接口实现数据传输。ATmega16单片机集成了硬件I2C模块，称为TWI接口，TWI电路结构简单，只占用两个I/O口，可以实现多个器件共享一条总线，使用比拟方便，系统也很简洁。AVR单片机用硬件实现了这种总线的时序，省去了很多编程工作。只要控制相关的存放器，就可以实现通过TWI总线传输数据。但是使用硬件I2C接口的缺点是接口固定，在特定的系统里面，会增加硬件和软件设计的复杂程度。在本例中我们采用模拟I2C总线时序的方法实现I2C通信。软件模拟I2C时序的方法增加了软件的复杂程度，但是方便了硬件设计，模拟I2C接口可以使用单片机的如何普通I/O口。本节首先介绍I2C总线的的一些根本知识：特点、结构、原理、控制时序、与单片机的接口方法等。最后通过一个实例实现模拟I2C接口。本实例分为三个功能模块，分别描述如下：●单片机系统：利用ATmega16单片机与AT24C16实现数据传输，利用模拟I2C总线接口的方法读写AT24C16。●外围电路：外围电路分两局部：LED显示局部〔用于指示从AT24C16中读取的数值正确与否〕、AT24C16接口电路电路〔实现模拟I2C总线功能〕。●软件程序：编写软件，实现对AT24C16的数据读写。通过本实例的学习，掌握以下内容：●理解AT24C16的特点、结构和原理和接口设计方法。●掌握AT24C16的控制时序和控制方法流程。●掌握模拟I2C总线的设计方法。9器件和原理1、I2C总线介绍AT24C16的外形级封装和引脚说明如图9。图9AT24CI2C总线协议规定，任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。主器件控制串行时钟和起始、停止信号的发生。主器件何从期间都可以发送或接收数据，但是主器件控制数据传送模式〔发送或者接收〕。通过器件地址输入端A0、A1、A2可以实现讲最多8个at24c01器件和a424c02器件、4个at24c04器件、2个at24c08器件、1个at24c16器件连接到总线上。当总线上只有一个器件时，A0、A1、A2可以连接到地或者悬空。WP写保护引脚：当该引脚连接到VCC，I2C器件内的内容被写保护〔只能读〕。如果允许对器件进行正常的读写，那么WP引脚需连接到地或者悬空。2、I2C总线接口I2C总线的信号线有两种：●时钟线SCL。●数据线SDA。SCL和SDA都是双向总线，I2C总线为同步传输串行总线结构，及总线上的数据信号完全与时钟同步。数据传输采用主从方式：主器件寻址从器件，启动总线数据传输，并产生时钟脉冲。总线传输中的所有状态及操作都有相应的编码，主器件依照这些协议编码自动地进行总线控制与管理。从器件接收主器件的请求并应答。数据传输结束后，主器件将总线释放。当总线空闲时，SCL和SDA均为高电平。连接到总线上的器件的输出端口必须是漏极开路，任一器件输出低电平时，总线信号变低。即总线SCL和SDA上的信号都是线“与〞的关系。由于SDA和SCL的端口输出都是漏极开路，因此总线上必须连接上拉电阻。上拉电阻的大小与电源电压、传输速率等有关系。当传输速率为100KHz时，上拉电阻一般采用10K，对于400KHz的传输速率，上拉电阻可以采用2K欧姆。、I2C总线的寻址方式I2C总线上的器件都是共用总线的，因此，主器件在进行数据传输前必须选择需要通信的从器件。即进行总线寻址。I2C总线上所有外围器件都有唯一的地址，这个地址由器件地址和引脚地址两局部组成。共7位。器件地址是I2C器件固有的地址编码，器件出厂时已经给定，不可更改。引脚地址由I2C总线外围器件的地址引脚A0、A1、A2决定，根据其在电路中接电源正极、接地或者悬空的不同，形成不同的地址代码。引脚地址数也决定了同一器件可接入总线的最大数目。地址位与一个方向位共同构成I2C总线器件寻址字节。寻址字节的格式如下图；方向位〔R/W〕规定了总线上主器件与外围器件〔从器件〕的数据传输方向。当方向位R/W=1时，表示主器件读取从器件的数据；R/W=0时，表示主器件向从器件发送数据。9.1.4、II2C总线的数据传输遵循严格的时序格式，下面分别介绍数据传输过程中的格式。1、起始信号、终止信号在时钟线SCL为高电平期间，数据线SDA上出现高电平向低电平变化的下降沿时，被认为是起始信号。起始信号出现以后，后面才可以进行寻址或数据传输等。在时钟信号SCL高电平期间，数据线SDA上出现由低电平到高电平变化的上升沿时，被认为是终止信号。终止信号一出现，所有总线操作都结束，主器件释放总线控制权。起始信号、终止信号的时序如以下图所示。2、数据读写当SCL为高电平期间，SDA上的数据必须保持不变，如果此时SDA上的电平发生变化，那么会被认为是起始或者终止信号。只有在SCL为低电平期间，SDA上的数据才能发生变化。所以在进行读取SDA上的数据时，必须使SCL处于低电平。3、总线数据位每次发送到I2C总线SDA上的数据必须是一个字节，传输的数据字节按照由高位到低位的顺序发送。在I2C总先启动后或应答信号后的第1-8个时钟脉冲，对应于要传送字节的8位数据。I2C总线上的数据是伴随着时钟脉冲，一位一位的传送的，每位数据占一个时钟脉冲。在时钟线SCL高电平期间，数据线SDA的状态就表示要传送的数据，高电平为数据1，低电平为数据0.在数据传送时，数据线上数据的变化在时钟线为低电平时完成；而时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定，否那么数据线上的任何变化都被当成起始或者终止信号，从而导致数据传输停止。4、应答信号、非应答信号I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号。应答信号由主器件产生。主器件在第9个时钟位上释放数据总线，使其处于高电平状态，此时从器件输出低电平拉低数据线产生应答信号。在传送完一个字节数据后，在第9个时钟位上，从器件输出高电平为非应答信号。非应答信号的产生有两种情况：●当从器件正在进行其他处理而无法接收总线上的数据时，从器件不产生应答，此时从器件释放总线，将数据线置为高电平。这样，主器件可产生一个停止信号来终止总线传输数据。●当主器件接收来自从器件的数据时，接收到最后一个字节数据后，必须给从器件发送一个非应答信号，使从器件释放数据总线。这样，主器件才可以发送终止信号，从而终止数据传送。5、数据传送格式I2C总线协议规定了完整的数据传送格式。按照协议规定，数据的传输以主器件发送起始信号开始，然后发送寻址从器件的寻址字节。寻址字节共8位，前7位为被寻址的从器件〔对于AT24C16来说，由于总线上只能连接1个AT24C16，所以对AT24C16的寻址字节，高4位固定为1010，1-3位那么是其内部页地址的高3位〕，第0位是方向位。在寻址字节后面跟着操作地址，操作地址指明了对被寻址器件内部的某一位或某几位进行操作。操作地址之后跟的就是要传输的数据了，数据传输结束后，主器件发送一个终止信号以释放总线控制权。数据可以单字节传输，也可以多字节传输，如果主器件希望继续占用总线，那么可以不发送停止信号，马上再次发送起始信号，便可以进行新的操作。9.1.5ATAT24C16内部有2048*8位的存储容量，即可以存储2K字节的数据。这2K字节被放在128个页内，每页存放16个字节。所以对AT24C16内部的访问需要11位地址〔0-7ff〕。对AT24C16访问时，按照页地址和页偏移量的方式进行访问。比方要访问第100页的第3个字节，那么在发送寻址的时候，就要发送0X0643,其中页地址的高三位放在器件地址中。所以在编写程序对AT24C16第100页的第3个字节进行写数据的时候，步骤如下：1〕发送起始信号；2〕发送器件地址0XA6〔10100110，1010是固定地址，011是页地址的高三位，0表示写操作〕；3〕发送操作地址0X43〔01000011，0100是页地址的低四位，0011是页地址偏移量，即第100页内的第三个字节，4〕发送要写的数据，5〕发送终止信号。、电路和连接LED发光二极管电路已经在第一个实例中介绍过，本例中不再重复。本例中AT24C16与单片机的连接如下图，由于AT24C16的数据线、时钟线要求空闲状态为高电平，所以我在AT24C16的数据线和时钟线上分别加了4.7K的上拉电阻，如果不想接上拉电阻的话，可以使能PA2口的内部上拉功能，但是程序设计会有些不同。AT24C16的数据线SDA、时钟线SCL分别连到单片机的PC1、PC0口。图9.1.2AT24C16电路、程序设计1、程序功能程序的功能是使用单片机的PC1、PC0口的模拟I2C总线时序实现对AT24C16的数据读写操作，然后用LED的亮灭指示读取数据的正确性。2函数说明本程序多个功能函数，分别是：●AT24C16操作相关函数：voidI2C_Init(void);//I2C端口初始化unsignedcharI2C_Start(void);//发送起始信号voidI2C_Stop(void);//发送结束信号unsignedcharI2C_WriteByte(unsignedchardat);//写一个字节unsignedcharI2C_ReadByte(unsignedcharack);//读一个字节unsignedcharEEPROM_ReadByte(unsignedintadd);//从固定地址读一字节voidEEPROM_WriteByte(unsignedintadd,unsignedchardata);//向固定地址写一字节●延时相关函数：voidDelayus(unsignedintlus);//us延时函数voidDelayms(unsignedintlms);//ms延时函数由于WINAVR自带函数库中的延时函数使用起来很不方便，并且晶振频率不同，延时时间也有区别，所以本实例中自己写了两个延时函数。3、使用WINAVR开发环境，使用的是外部12M的晶振，所以需要将makefile文件中的时钟频率修改为12M。另外在程序烧录到单片机的时候，熔丝位也要选择为外部12M晶振〔注意是晶振，不是外部振荡器，一定不要选择错了，否那么会导致单片机不能再烧写程序〕。4、程序说明。在本实例中我们首先了解了I2C总线的原理和特点，用模拟I2C总线接口的方式实现了对AT24C16的读写操作。5、程序代码#include<avr/io.h>//io端口存放器配置文件，必须包含#include<util/delay.h>//端口声明/*注:AVR单片机I/O口模拟I2C总线时建议在外部连接上拉电阻,这样可通过改变I/O口输入输出方向的方式来设置上下电平，输出口保持不变(0)，此时如DDRX存放器为1那么变成输出0，假设DDRX为0,那么I/O口呈现高阻状态,但因外部的上拉电阻,总线相当于设置高电平，即通过设置DDRX的方式控制总线的上下*/#defineSCL_INPUT(DDRC&=~(1<<PC0))//SCL设置为输入口#defineSCL_OUTPUT(DDRC|=(1<<PC0))//SCL设置为输出口#defineSCL_LOW(PORTC&=~(1<<PC0))//SCL设置为输出低电平#defineSCL_HIGH(PORTC|=(1<<PC0))//SCL设置为输出高电平#defineSCL_INDATA(PINC&(1<<PC0))//读取SCL的端口状态#defineSDA_INPUT(DDRC&=~(1<<PC1))//SDA设置为输入口#defineSDA_OUTPUT(DDRC|=(1<<PC1))//SDA设置为输出口#defineSDA_LOW(PORTC&=~(1<<PC1))//SDA设置为输出低电平#defineSDA_HIGH(PORTC|=(1<<PC1))//SDA设置为输出高电平#defineSDA_INDATA(PINC&(1<<PC1))//读取SDA的端口状态//变量声明#defineEEPROM_BUS_ADDRESS0xa0//器件地址//函数声明voidDelayus(unsignedintlus);//us延时函数voidDelayms(unsignedintlms);//ms延时函数voidI2C_Init(void);//I2C端口初始化unsignedcharI2C_Start(void);//发送起始信号voidI2C_Stop(void);//发送结束信号unsignedcharI2C_WriteByte(unsignedchardat);//写一个字节unsignedcharI2C_ReadByte(unsignedcharack);//读一个字节unsignedcharEEPROM_ReadByte(unsignedintadd);//从固定地址读一字节voidEEPROM_WriteByte(unsignedintadd,unsignedchardata);//向固定地址写一字节intmain(void)//GCC中main文件必须为返回整形值的函数，没有参数{ unsignedchari; PORTB=0x00; DDRB=0xFF;//端口PortB设为输出口，通过相应位LED的变化指示程序运行结果 I2C_Init();//I2C端口初始化 EEPROM_WriteByte(0x01aa,0x5a);//向固定地址写一字节,向第26页的第十个字节写入数据0x5a i=EEPROM_ReadByte(0x01aa);//从固定地址读一字节 if(i==0x5a) { PORTB|=0x01;//读出的数据正确，那么LED0点亮 } else { PORTB|=0x02;//读出的数据不正确，那么LED1点亮 } while(1) { }}//I2C初始化函数voidI2C_Init(void){ SCL_LOW;//SCL的PORT状态锁定为0，以后不再改变 SCL_INPUT;//SCL设置为输入口 SDA_LOW;//SDA的PORT状态锁定为0，以后不再改变 SDA_INPUT;//SDA设置为输入口 Delayus(10);}//I2C起始条件unsignedcharI2C_Start(void){ Delayus(10); SDA_INPUT;//SDA高电平 Delayus(10);//延时一段时间，使单片机时钟频率符合I2C时钟 SCL_INPUT;//SCL高电平 Delayus(10); SDA_OUTPUT; //SDA变低，产生由高到低的变化 Delayus(10); SCL_OUTPUT; //SCL变低，占用总线 Delayus(10); return1;}//I2C结束条件voidI2C_Stop(void){ Delayus(10); SDA_OUTPUT;//SDA低电平 Delayus(10); SCL_INPUT;//SCL高电平 Delayus(10); SDA_INPUT;//SDA变为高电平，产生由低到高的变化 Delayus(10); }//向I2C写一个字节unsignedcharI2C_WriteByte(unsignedchardat){ unsignedchari,ack;//ack为应答信号 for(i=0;i<8;i++)//写8位〔1个字节〕数据 { if(dat&0x80)//写入数据，左移，从最高位写入 { SDA_INPUT;//如果该位为1，SDA拉高电平 } else { SDA_OUTPUT; // 如果该位为0，SDA拉低电平 } SCL_INPUT;//SCL高电平，保持数据 Delayus(10); SCL_OUTPUT; //SCL低电平，数据被送入I2C dat<<=1;//需要写入的数据左移一位，送最高位 Delayus(10);// } Delayus(10); SDA_INPUT;//SDA拉高，同时变为输入口 Delayus(10); SCL_INPUT; //SCL拉高，准备读取应答信号 Delayus(10); if(SDA_INDATA) { ack=0;//如果此时SDA为高，说明没有应答信号 PORTB|=0x04;//没有应答信号，点亮LED2 } else { ack=1;//如果此时SDA为低，说明有应答信号 PORTB|=0x08;//有应答信号，点亮LED3 } SCL_OUTPUT; //SCL拉低 Delayus(10); returnack;//返回应答信号}//从I2C读一个字节unsignedcharI2C_ReadByte(unsignedcharack){ unsignedchari,dat=0;//dat为读出的数据 SDA_INPUT;//SDA变为输入口 for(i=0;i<8;i++)//读出8位〔1个字节〕数据 { Delayus(10); SCL_OUTPUT; //SCL低，这时允许从I2C发送数据到SDA上 Delayus(10); SCL_INPUT;//SCL高，准备读取SDA上的数据 Delayus(10); dat<<=1;//读取的数据左移一位，从最高位读起 if(SDA_INDATA) { dat++;//如果DSA为高，那么读取的数据加1 } Delayus(10); } SCL_OUTPUT; //SCL拉低，准备下一个数据变化 Delayus(10); if(!ack)// { SDA_INPUT;//发送NACK } else { SDA_OUTPUT; //发送ACK } Delayus(10); SCL_INPUT;//SCL高 Delayus(10); SCL_OUTPUT;//SCL低 Delayus(10); return(dat);//返回读到的数据}//从固定地址读一字节unsignedcharEEPROM_ReadByte(unsignedintadd){ unsignedchardata; I2C_Start();//发送起始信号 I2C_WriteByte(EEPROM_BUS_ADDRESS|((add>>8)<<1));//写器件地址和页地址的高3位 I2C_WriteByte(add);//写页地址的低4位和页地址内部偏移量 I2C_Start();//发送起始信号 I2C_WriteByte(EEPROM_BUS_ADDRESS|0x01);//发送读命令 data=I2C_ReadByte(0);//读一个字节 I2C_Stop();//发送结束信号 returndata;}//向固定地址写一字节voidEEPROM_WriteByte(unsignedintadd,unsignedchardata){ I2C_Start();//发送起始信号 I2C_WriteByte(EEPROM_BUS_ADDRESS|((add>>8)<<1));//写器件地址和页地址的高3位 I2C_WriteByte(add);//写页地址的低4位和页地址内部偏移量 I2C_WriteByte(data);//写一个字节数据 I2C_Stop();//发送结束信号 Delayms(10);}//us级别的延时函数voidDelayus(unsignedintlus){ while(lus--) { _delay_loop_2(3);//_delay_loop_2(1)是延时4个时钟周期，参数为3那么延时12 //个时钟周期，本实验用12M晶体，那么12个时钟周期为12/12=1us}}//ms级别的延时函数voidDelayms(unsignedintlms){ while(lms--) { Delayus(1000);//延时1ms}}9.2基于硬件接口的AT24C02的读写实验9、实例功能AVR单片机提供了实现标准2先串行总线通信TWI〔兼容I2C总线〕硬件接口。其主要性能和特点有：●简单，但是强大而灵活的串行通信接口，只需要两根线；●支持主机和从机操作；●器件可以作为发送器，也可以作为接收器；●7位地址空间，最大允许有128个从机；●支持多主机模式；●最高可达400K的数据传输率；●全可编程的从机地址●地址监听中断可以是AVR单片机从休眠状态唤醒。AVR的TWI是支持I2C通信的硬件接口，使用硬件接口的优点是可以直接使用硬件接口完成I2C通信，而不必使用I/O口模拟I2C的时序。比软件模拟要简单，代码短，效率高。本实例包括三个功能模块，分别介绍如下：●单片机系统：利用ATmega16单片机与AT24C16通信，实现数据的读写，并使用LED指示读写数据是否正确。●外围电路：外围电路分两局部：LED显示电路〔实现指示读写数据是否正确〕、AT24C16通信电路〔实现对AT24C16的读写操作〕。●软件程序：编写软件，实现利用AVR的硬件I2C接口对AT24C16进行数据读写数据功能。通过本实例的学习，掌握以下内容：●理解AVR单片机硬件I2C接口的特点、原理。●掌握AVR单片机硬件I2C接口的控制时序和控制方法流程。●掌握使用查询方法对AT24C16进行操作的软件编程。9器件和原理上一例如中我们已经对I2C总线的特点、原理进行了了解，并且通过利用I/O口模拟I2C总线时序的方法实现对AT24C16的读写。在本例中我们学习使用AVR提供的硬件I2C接口。1、TWI模块描述AVR的TWI模块由总线接口单元、比特率发生器、地址匹配单元和控制单元等模块构成。●SDA和SCL引脚SDA和SCL是AVR单片机TWI接口的引脚。引脚的输出驱动器包含一个波形斜率限制器，以满足TWI标准；引脚的输入局部包含尖峰抑制但愿，以去除小于50ns的毛刺。●波特率发生器TWI工作在主控器模式时，又该控制单元产生TWI时钟信号，并驱动时钟线SCL，●总线接口单元这个单元包括：数据和地址移位存放器、起始、停止信号控制和总线仲裁判定的硬件电路。●地址匹配单元地址匹配单元将检测总线上接收到的地址是否与TWAR存放器中的7位地址相匹配。如果匹配成功，将通知控制单元转入适当的操作状态。TWI可以响应，也可以不响应主控器对其的寻址访问。●控制单元控制单元监听TWI总线，并根据TWI控制存放器的设置作出相应的响应。当在TWI总线上产生需要应用程序干预处理的事件时，先对TWI的中断标志位TWINT进行相应设置，在下一个时钟周期时，将表示这个事件的状态字写入TWI状态存放器TWSR中。在其他情况下，TWSR中的内容为一个表示无事件发生的状态字。一旦TWINT标志位置1，就会将时钟线SCL拉低，暂停TWI总线上的传送，让用户程序处理事件。在以下事件出现时，TWINT标志位设为“1”●在TWI传送完一个起始或再次起始〔START/RESTART〕信号后；●在TWI传送完一个主控器寻址读/写〔SLA+R/W〕数据后；●在TWI传送完一个地址字节后；●在TWI丧失总线控制权后；●在TWI被主控器寻址〔地址匹配成功〕后；●在TWI接收到一个数据字节后；●在作为被控器时，TWI接收到停止或再次起始信号后；●由于非法的起始或停止信号造成总线上的冲突出错时。2、TWI存放器1〕、波特率存放器TWBRTWBR用于设置波特率发生器的分频因子，波特率发生器是一个频率分频器，当工作在主控器模式下，它产生和提供SCL引脚上的时钟信号。在主机模式下，TWBR的值应大于10，否那么可能会产生不正确的输出。尤其在中断模式下，TWBR的值应大于10。2〕、控制存放器TWCRTWCR用来控制TWI操作。例如使能TWI接口；在总线上加起始和终止信号；产生ACK应答等。●位7–TWINT：TWI中断标志位。当TWI接口完成当前工作并期待应用程序响应时，该位被置位。如果全局中断控制位和TWCR存放器中的TWIE位都置位，那么MCU将跳到TWI中断向量处。一旦TWINT标志位被置位，，时钟线SCL将被拉位低。在执行中断效劳程序时，TWINT标志位不会由硬件自动清零，必须通过由软件将该位写为“1〞来清零，清零TWINT标志位将开始TWI接口的操作，因此对TWI存放器TWAR、TWI状态存放器TWSR、TWI数据存放器TWDR的访问，必须在清零TWINT标志位前完成。●位6—TWEA：TWI应答〔ACK〕允许位。TWEA位控制应答ACK信号的发生。如果TWEA位置1，那么在器件作为主控器接收器时，接收到一个数据字节时，ACK脉冲将在TWI总线上发生。如果清零TWEA位，将使器件暂时虚拟地脱离TWI总线。●位5—TWSTA：TWI起始〔START〕信号状态位。当要将器件设置为串行总线上的主控器时，须设置TWSTA位为1.TWI借口硬件将检查总线是否空闲。如果总线空闲，将在总线上发送一个起始信号；如果总线不空闲，那么TWI将等待总线上一个停止信号被检测后，再发出一个新的起始信号，以获得总线的控制权而成为主控器。当起始信号发出后，硬件将自动清零TWSTA位。●位4—TWSTO：TWI停止〔STOP——信号状态位。当芯片工作在主控模式时，设置TWSTO位为1，将在总线上产生一个终止信号。当终止信号发出后，TWSTO位将被自动清零。●位3—TWWC：TWI写冲突标志位。当TWINT为0时，试图向TWI写数据，TWWC位将被置1；当TWINT位为1时，写数据时，TWWC由硬件自动清零。●位2—TWEN：TWI允许位。TWEN用于使能TWI接口操作和激活TWI接口。该位置1，那么TWI接口模块将I/O引脚PC0、PC1转换为SCL和SDA引脚。如果该位清零，那么TWI模块将被关闭，所有TWI传输将被终止，PC0、PC1转换为普通I/O引脚。●位1—保存位。读出总为0；●位0—TWIE：TWI中断使能位。当该位为1，并且全局终端也使能时，只要TWINT标志为1，TWI中断请求就使能。4〕状态存放器TWSR●位【7：3】--TWS：TWI状态位。这5位反映了TWI逻辑状态和TWI总线的状态。不同的状态码表示不同的操作状态，具体可查询数据手册获得。注意，从TWSR存放器中读取的值包括了5位状态值和2位预分频值。因此，在检查状态位时，应该将预分频器位屏蔽，使状态检验与预分频器无关。●位2—保存。读出始终为0；●位【1：0】--TWPS：TWI预分频器位。这些位能读能写，用于设置波特率的预分频率。如下表所示。5〕数据存放器TWDR在发送模式下，TWDR存放器的内容为下一个要传送的字节；在接受模式下，TWDR存放器的内容为最后接受的字节。当TWI不处在字节移位操作过程时，该存放器可以被读写即当TWI中断标志位置位时，该存放器可以被写入。在第一次TWI中断发生前，数据存放器不能由用户初始化。6〕〔被控器〕地址存放器TWARTWAR存放器高7位的内容为被控器的7位地址字。当TWI设置为被控接收器或被控发送器时，在TWAR中应设置被控器寻址地址。而在主控器模式下，不需要设置TWAR。9、电路连接本例中的电路连接与上一实例完全相同，在此不再说明。需要提醒的是，在AT24C16的接口电路中，我们在电路板上增加了两个上拉电阻，这两个上拉电阻分别接在SCL和SDA引脚上。9.利用硬件TWI接口实现I2C1、程序功能程序的功能是使用单片机的硬件TWI接口实现I2C总线的读写操作，然后将读出数据通过LED指示正确与否。硬件TWI接口可以使用查询和中断两种方式实现I2C总线的读写，在本实例中我们使用查询法实现，下一实例中我们再讨论使用中断方式的操作。2函数说明本程序多个功能函数，分别是：●TWI硬件i2c总线操作相关函数：voidI2C_Init(void);//I2C端口初始化unsignedcharI2C_Start(void);//发送起始信号voidI2C_Stop(void);//发送结束信号unsignedcharI2C_WriteByte(unsignedchardat);//写一个字节unsignedcharI2C_ReadByte(unsignedcharack);//读一个字节unsignedcharEEPROM_ReadByte(unsignedintadd);//从固定地址读一字节voidEEPROM_WriteByte(unsignedintadd,unsignedchardata);//向固定地址写一字节voidEEPROM_ReadPage(unsignedintadd,unsignedcharn,unsignedchar*data);//多字节读操作voidEEPROM_WritePage(unsignedintadd,unsignedcharn,unsignedchar*data);//多字节写操作●延时相关函数：voidDelayus(unsignedintlus);//us延时函数voidDelayms(unsignedintlms);//ms延时函数由于WINAVR自带函数库中的延时函数使用起来很不方便，并且晶振频率不同，延时时间也有区别，所以本实例中自己写了两个延时函数。3、使用WINAVR开发环境，使用的是外部12M的晶振，所以需要将makefile文件中的时钟频率修改为12M。另外在程序烧录到单片机的时候，熔丝位也要选择为外部12M晶振〔注意是晶振，不是外部振荡器，一定不要选择错了，否那么会导致单片机不能再烧写程序〕。4、程序说明在本实例中我们不但实现了使用AVR单片机的硬件TWI接口，通过查询方法实现了对AT24C16的读写，并且通过控制LED的亮灭来指示读出的数据是否正确。在程序中我们使用查询法实现对AT24C16的读写，写操作的具体步骤是：1〕TWI存放器配置；2〕发送START信号；3〕轮询等待TWINT置位，TWINT置位表示START信号已发出；4〕发送写器件地址，到TWDR存放器，清零TWINT标志位，等待TWINT再次置位，再次置位表示数据已发送完成；5〕读取总线状态是否是器件地址发送完成并收到ACK；6〕发送数据地址，并清零TWINT标志位，然后等待TWINT再次置位，再次置位表示数据已发送完成；7〕读取总线状态是否是器件地址发送完成并收到ACK；8〕发送数据字节，并清零TWINT标志位，然后等待TWINT再次置位，再次置位表示数据已发送完成；9〕读取总线状态是否是器件地址发送完成并收到ACK；10〕数据写操作结束，发送终止信号。读操作的具体步骤是：1〕TWI存放器配置；2〕发送START信号；3〕轮询等待TWINT置位，TWINT置位表示START信号已发出；4〕发送写器件地址，到TWDR存放器，清零TWINT标志位，等待TWINT再次置位，再次置位表示数据已发送完成；5〕读取总线状态是否是器件地址发送完成并收到ACK；6〕发送数据地址，并清零TWINT标志位，然后等待TWINT再次置位，再次置位表示数据已发送完成；7〕读取总线状态是否是器件地址发送完成并收到ACK；8〕发送重复开始〔RESTART〕信号，并清零TWINT标志位，然后等待TWINT再次置位，再次置位表示发送重复开始信号完成；9〕发送读数据信号，并等待发送完成ACK，判断总线状态是否正确；10〕读取TWDR的值，并根据是否读取完最后一个字节，发送ACK或NACK；11〕数据读取完毕，发送终止信号。5、程序代码由于本实例的程序量比拟大，这里就不再列出了，直接放在附件里面。9.3使用中断方法实现TWI总线的读写、实例功能在前面的实例中我们分别