14.7 单片机 I2C 和 EEPROM 的综合编程

电视频道记忆功能，交通灯倒计时时间的设定，户外 LED 广告的记忆功能，都有可能用到 EEPROM 这类存储器件。这类器件的优势是存储的数据不仅可以改变，而且掉电后数据保存不丢失，因此大量应用在各种电子产品上。

我们这节课的例程，有点类似广告屏。上电后，1602 的第一行显示 EEPROM 从 0x20 地址开始的16个字符，第二行显示 EERPOM 从 0x40 开始的16个字符。我们可以通过 UART 串口通信来改变 EEPROM 内部的这个数据，并且同时也改变了 1602 显示的内容，下次上电的时候，直接会显示我们更新过的内容。

这个程序所有的相关内容，前面都已经讲过了。但是这个程序体现在了一个综合应用能力上。这个程序用到了 1602 液晶、UART 串口通信、EEPROM 读写操作等多个功能的综合应用。写个点亮小灯好简单，但是我们想真正学好单片机，必须得学会这种综合程序的应用，实现多个模块同时参与工作。因此同学们，要认认真真的把工程建立起来，一行一行的把程序编写起来，最终巩固下来。

/*I2C.c 文件程序源代码***/ （此处省略，可参考之前章节的代码） /*Lcd1602.c 文件程序源代码***/ （此处省略，可参考之前章节的代码） /****eeprom.c 文件程序源代码/ （此处省略，可参考之前章节的代码） /Uart.c 文件程序源代码*****/ （此处省略，可参考之前章节的代码）

/*****************************main.c 文件程序源代码******************************/
#include <reg52.h>
unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节
unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节

void InitShowStr();
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void E2Read(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
extern void E2Write(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
extern void UartDriver();
extern void ConfigUART(unsigned int baud);
extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);

void main(){
    EA = 1; //开总中断
    ConfigTimer0(1); //配置 T0 定时 1ms
    ConfigUART(9600); //配置波特率为 9600
    InitLcd1602(); //初始化液晶
    InitShowStr(); //初始显示内容

    while (1){
        UartDriver(); //调用串口驱动
    }
}
/* 处理液晶屏初始显示内容 */
void InitShowStr(){
    unsigned char str[17];

    str[16] = '\0';//在最后添加字符串结束符，确保字符串可以结束
    E2Read(str, 0x20, 16); //读取第一行字符串，其 E2 起始地址为 0x20
    LcdShowStr(0, 0, str); //显示到液晶屏
    E2Read(str, 0x40, 16); //读取第二行字符串，其 E2 起始地址为 0x40
    LcdShowStr(0, 1, str); //显示到液晶屏
}
/* 内存比较函数，比较两个指针所指向的内存数据是否相同，
ptr1-待比较指针 1，ptr2-待比较指针 2，len-待比较长度
返回值-两段内存数据完全相同时返回 1，不同返回 0 */
bit CmpMemory(unsigned char *ptr1, unsigned char *ptr2, unsigned char len){
    while (len--){
        if (*ptr1++ != *ptr2++){ //遇到不相等数据时即刻返回 0
            return 0;
        }
    }
    return 1; //比较完全部长度数据都相等则返回 1
}
/* 将一字符串整理成 16 字节的固定长度字符串，不足部分补空格
out-整理后的字符串输出指针，in-待整理字符串指针 */
void TrimString16(unsigned char *out, unsigned char *in){
    unsigned char i = 0;
    while (*in != '\0'){ //拷贝字符串直到输入字符串结束
        *out++ = *in++;
        i++;
        if (i >= 16){ //当拷贝长度已达到 16 字节时，强制跳出循环
            break;
        }
    }
    for ( ; i<16; i++){ //如不足 16 个字节则用空格补齐
        *out++ = ' ';
    }
    *out = '\0'; //最后添加结束符
}
/* 串口动作函数，根据接收到的命令帧执行响应的动作
buf-接收到的命令帧指针，len-命令帧长度 */
void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len){
    unsigned char i;
    unsigned char str[17];
    unsigned char code cmd0[] = "showstr1 "; //第一行字符显示命令
    unsigned char code cmd1[] = "showstr2 "; //第二行字符显示命令

    unsigned char code cmdLen[] = { //命令长度汇总表
        sizeof(cmd0)-1, sizeof(cmd1)-1,
    };
    unsigned char code *cmdPtr[] = { //命令指针汇总表
        &cmd0[0], &cmd1[0],
    };
    for (i=0; i<sizeof(cmdLen); i++){ //遍历命令列表，查找相同命令
        if (len >= cmdLen[i]){ //首先接收到的数据长度要不小于命令长度
            if (CmpMemory(buf, cmdPtr[i], cmdLen[i])){ //比较相同时退出循环
                break;
            }
        }
    }
    switch (i){ //根据比较结果执行相应命令
        case 0:
            buf[len] = '\0'; //为接收到的字符串添加结束符
            TrimString16(str, buf+cmdLen[0]); //整理成 16 字节固定长度字符串
            LcdShowStr(0, 0, str); //显示字符串 1
            E2Write(str, 0x20, sizeof(str)); //保存字符串 1，起始地址为 0x20
            break;
        case 1:
            buf[len] = '\0'; //为接收到的字符串添加结束符
            TrimString16(str, buf+cmdLen[1]); //整理成 16 字节固定长度字符串
            LcdShowStr(0, 1, str); //显示字符串 1
            E2Write(str, 0x40, sizeof(str)); //保存字符串 2，起始地址为 0x40
            break;
        default: //未找到相符命令时，给上机发送“错误命令”的提示
            UartWrite("bad command.\r\n", sizeof("bad command.\r\n")-1);
            return;
    }
    buf[len++] = '\r'; //有效命令被执行后，在原命令帧之后添加
    buf[len++] = '\n'; //回车换行符后返回给上位机，表示已执行
    UartWrite(buf, len);
}
/* 配置并启动 T0，ms-T0 定时时间 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms){
    unsigned long tmp; //临时变量
    tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率
    tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值
    tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值
    tmp = tmp + 33; //补偿中断响应延时造成的误差

    T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定时器重载值拆分为高低字节
    T0RL = (unsigned char)tmp;
    TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
    TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1
    TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1; //使能 T0 中断
    TR0 = 1; //启动 T0
}
/* T0 中断服务函数，执行串口接收监控和蜂鸣器驱动 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    TH0 = T0RH; //重新加载重载值
    TL0 = T0RL;
    UartRxMonitor(1); //串口接收监控
}

我们在学习 UART 通信的时候，刚开始也是用的 IO 口去模拟 UART 通信过程，最终实现和电脑的通信，而后因为 STC89C52 内部具备 UART 硬件通信模块，所以我们直接可以通过配置寄存器就可以很轻松的实现单片机的 UART 通信。同样的道理，这个 I2C 通信，如果单片机内部有硬件模块的话，单片机可以直接自动实现 I2C 通信了，就不需要我们再进行 IO口模拟起始、模拟发送、模拟结束，配置好寄存器，单片机就会把这些工作全部做了。

不过我们的 STC89C52 单片机内部不具备 I2C 的硬件模块，所以我们使用 STC89C52 进行 I2C 通信的话必须用 IO 口来模拟。使用 IO 口模拟 I2C 实际上更有利于我们彻底理解透彻 I2C 通信的实质。当然了，通过学习 IO 口模拟通信，今后如果遇到内部带 I2C 模块的单片机，也应该很轻松的搞定，使用内部的硬件模块，可以提高程序的执行效率。