前言：
一般来说，一些常用的芯片在开发时，即使不熟悉也能参考网上现有的例程。对于一些不常用的芯片，DataSheet就是使用这款芯片的唯一资料。那么，这时候就需要根据DataSheet的时序图写出对应的驱动程序。
这篇文章，我将手把手地教你怎么看芯片的数据手册，并根据时序图写出对应的驱动代码。以AT24C02这个模块为例，这款芯片是使用I2C协议通信的一款EEPROM模块。
1、手册分析
我们获取这个模块的手册后（由于本文章主要是驱动代码的实现，主要就分析关于通信方面的了），先看看其接线及引脚分布图，可以确定这款芯片是使用I2C协议进行通信的。
接下来，看看相关的引脚描述，可以确定我们对应的GPIO的配置方法。
可以看到，这个模块的SDA引脚是配置成开漏输出的。这里是从软件层面重新编写这个驱动，我们先不考虑。
我们知道I2C协议给每个主机（从机）都会分配一个地址，主从机之间的通信也是通过这个地址进行的，我们往下看手册，看看这个模块的地址是怎么确定的。
可以看到，AT24CXX整个系列通信关于地址及数据发送是有区别的，我这里整理了一个表格。
说明：
- 内部组织：显示每个EEPROM的存储结构。
- 随机字地址位：表示访问随机存储位置所需的位数。
- 设备地址位配置：展示设备地址的固定部分和可配置部分。
- 读/写选择位：第8位用于选择读或写操作。如果该位为高，则为读操作；如果为低，则为写操作。
一般来说，AT24CXX系列EEPROM的器件地址取决于具体的型号和配置。通常，AT24CXX的器件地址是由固定部分和可配置部分组成：
- 固定部分：一般为 （即0xA0的高四位）。
- 可配置部分：根据A0、A1、A2引脚的连接状态，器件地址的后面三位会有相应的变化。例如：
◎ 如果A0、A1、A2都接地（低），则器件地址为（0xA0）。
◎ 如果A0接高，而A1、A2接地，则器件地址为（0xA1）。
以此类推，改变A0、A1和A2的状态可以得到不同的地址。最终的I2C地址通常在0xA0到0xA7之间，具体取决于硬件的连接方式。
我这里使用的AT24C02，大小是2K的EEPROM芯片。我就以这个芯片进行下面的驱动程序编写。
2、I2C协议-基本时序分析及驱动编写
一般我们使用某个模块进行通信，主要就是遵循该芯片的通信协议，根据该协议的时序实现数据接发收。
AT24C02的手册上已经将I2C协议的通信时序列举出来了，下面根据这些时序实现功能。
下面是I2C总线通信时序，我们主要是分步式的实现通信的每个时序。
如下的通信时序，因为是使用GPIO模拟的，可初始化任意两个引脚（除DEBUG相关引脚）进行实现。可参考以下代码：
void I2C_Init(void){ GPIO_Config_T gpioConfig; RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB); //使能GPIOB
gpioConfig.pin = I2C_PIN_SCL|I2C_PIN_SDA; gpioConfig.mode = GPIO_MODE_OUT_PP ; //推挽输出 gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_50MHz; GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfig); GPIO_SetBit(GPIOB,I2C_PIN_SCL|I2C_PIN_SDA); //PB6,PB7置高电平}2.1 start/stop通信时序的实现
对于任一协议来说，时序的改变，无非就是引脚拉高或拉低嘛，我们主要操作GPIO进行引脚电平切换就行了。
实际实现的代码如下：
void I2C_Start(void){ SDA_OUT(); //SDA输出,由主机发送start,设置为输出模式 I2C_SDA_SET; I2C_SCL_SET; Delay_us(4); I2C_SDA_RESET; Delay_us(4); I2C_SCL_RESET;}void I2C_Stop(void){ SDA_OUT(); //SDA输出,由主机发送stop,设置为输出模式 I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; Delay_us(4); I2C_SCL_SET; I2C_SDA_SET; Delay_us(4); }START/STOP的时序，一般是由主机控制，所以这两个时序也是针对于主机的，由主机发送，故SDA引脚设置为输出。
一般对于运行速度快的单片机，时序变化时，需要加一些延时操作，我这里统一加一些延时操作。
2.2 数据发送通信时序实现
手册上有明确表明，不同的芯片其对应的发送单位不一样。AT24C02规定的就是，一次发送8位的数据。
实际的数据发送是一个时钟位对应一个bit，所以如果我们要发一个数据（8bit），需要拆分，然后一个bit一个bit的发送。
实现代码如下：
void I2C_Send_Byte(uint8_t txd){ uint8_t t; SDA_OUT(); I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; // 发送8次 for (t = 0; t < 8; t++) { I2C_SDA_WRITE((txd & 0x80)>>7); txd <<= 1; Delay_us(2); I2C_SCL_SET; Delay_us(2); I2C_SCL_RESET; Delay_us(2); }}上面的表格只列举出了实现的时序，并没有加入SDA数据发送的操作，其实，时序图上已经很明确了。
当SCL线处于高电平时，这时SDA当前的电平状态就是SDA发送的数据。我们代码已经实现了这个功能，也就是在SCL拉高之前，先设置SDA引脚的电平状态，当SCL拉高之后，当前SDA的电平就是发送的数据。这里只发送了一位，所以还需要进行7次的操作，这样从高位到低位一位一位地发送，就实现了I2C发送一个字节的功能。
2.3 ACK通信时序实现
实现代码如下：
void I2C_Ack(void)数据如果是自己发送的话，都需要把SDA引脚配置成输出模式，这个应该很好理解。
2.4 数据接收通信时序实现
数据读取的操作与数据发送是一样的，跟发送的一样，我们只需要在时钟线稳定的时候，读取GPIO当前电平就行了，同样是下面这一段时序。
实现代码如下：
uint8_t I2C_Read_Byte(void){ unsigned char i,receive=0; // receive 默认值为0 I2C_SCL_RESET; I2C_SDA_RESET; SDA_IN(); //SDA设置为输入 for (i = 0; i < 8; i++ ) { I2C_SCL_SET; receive <<= 1; if(I2C_READ_SDA) { receive++; } Delay_us(1); I2C_SCL_RESET; Delay_us(1); } I2C_Ack(); //发送ACK
return receive;}上面我们注意到，时序都是同一个，只不过实现的代码不一样，一个是发送，一个是接收。
这里的操作，是因为读取的SDA引脚如果是高电平（也就是“1”），这里也同步加1（默认是0），这样就确保了数据接收的一致性。
2.5 WaitAck通信时序实现
手册上只有Ack时序，并没有关于WaitAck相关的部分，我们可以设计一下，怎么实现WaitAck这部分。首先分析一下，Ack信号，其实就是在一个I2C的时钟周期内，SDA电平一直稳定为低电平，在了解这部分后，我们就可以实现这部分的代码了。
代码实现如下：
uint8_t I2C_Wait_Ack(void){ SDA_IN(); //SDA设置为输入 I2C_SDA_SET; Delay_us(1); I2C_SCL_SET; Delay_us(1); while(I2C_READ_SDA) { } I2C_SCL_RESET; //时钟输出0 return 0;}等待Ack响应，就是由另一个I2C模块发送Ack信号嘛，所以我们这里将SDA引脚设置为输入状态，一直监听SDA引脚，等待它拉低。
这里也存在一个问题，也就是如果接收不到Ack信号，整个I2C就会一直占用总线，造成总线繁忙，所以，我们可以改一下代码，在里面加一些定时操作，如果在某段时间内，还没有接收到Ack响应，就停止此次数据传输。
uint8_t I2C_Wait_Ack(void){ uint8_t uTime = 0; SDA_IN(); //SDA设置为输入 I2C_SDA_SET; Delay_us(1); I2C_SCL_SET; Delay_us(1); while(I2C_READ_SDA) { uTime++; if(uTime > 250) { I2C_Stop(); return 1; } } I2C_SCL_RESET; //时钟输出0 return 0;}3、AT24C02-基本时序分析及驱动编写
上面我们已经完成了I2C协议的基本时序编写，下面就可以编写该模块的驱动代码了。
3.1 写实现（Write）
首先，我们看看写时序。
手册上也有关于这部分的说明。
这里还有一个比较重要的就是，模块内存是怎么分配的。
可以看到，AT24C02的大小是2K，对应分配是256* 8，我们可以这么分析。
前面提过，AT24C02 内部组织为8页，每页有32个字节。对于 AT24C02，这里的页地址实际上是0，因为地址范围在0到255之间。除了前面的固定值0xA0以外，我们还有3个位（A0,A1,A2）可供选择，这3个位正好表示0~7，所以我们用末3位作为地址的页数（8页，正好表示为0~7），这样数据就正好铺满整个AT24C02模块且不会出现数据覆盖或者冲突的情况。
接下来，我们就可以编写代码，实现发送（写）一个字节。
void AT24C02_WriteOneByte(uint16_t WriteAddr,uint8_t DataToWrite){ I2C_Start();
/*AT24C02 的设备地址为 0XA0，后面的页地址和具体地址的处理是为了正确定位要写入的数据位置。*/
I2C_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); // 发送高地址 I2C_Wait_Ack(); I2C_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址 I2C_Wait_Ack(); I2C_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节 I2C_Wait_Ack(); I2C_Stop();//产生一个停止条件 Delay_ms(10);}后面有个10ms的延时，是因为EEPROM 在写入数据后需要一定的时间来将数据保存到非易失性存储器中，因此需要延时。
实现单个字节的发送以后，我们可以继续做一个扩展，直接写一段数据。
void AT24C02_Write(uint16_t WriteAddr,uint8_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite){ while(NumToWrite--) { AT24C02_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer); WriteAddr++; pBuffer++; }}3.2 读实现（Read）
我们已经实现了写(Write)的代码，读也是类似的。同样我们看这个模块的读时序。
先分析一下，我们可以看到在进行读操作之前，需要先发送设备地址与要读取数据的地址，再进行读操作，下面我们编写代码。
uint8_t AT24C02_ReadOneByte(uint16_t ReadAddr){ uint8_t temp=0;
I2C_Start(); I2C_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
I2C_Wait_Ack(); I2C_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址 I2C_Wait_Ack(); I2C_Start(); I2C_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式 I2C_Wait_Ack(); temp=I2C_Read_Byte(); I2C_Stop(); //产生一个停止条件 return temp;}同样，我们可以进一步扩展，实现Read操作。
voidAT24C02_Read(uint16_t ReadAddr,uint8_t *pBuffer,uint16_t NumToRead){while(NumToRead) { *pBuffer++=AT24C02_ReadOneByte(ReadAddr++); NumToRead--; }}到这里，我们的读写通信时序已经完全实现了。
4、总结
其实，不管是这篇文章的标准I2C通信协议，还是SPI、UART、1-WIRE协议，其本质都是通过一定的物理连接和协议规则，实现设备之间的数据传输和通信。
END
作者：DKENNY
来源：strongerHuang
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