I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。
I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(R/W)。方向位为“0”表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位(R/W)确定。
在I2C总线上每次传送的数据字节数不限，但每一个字节必须为8位，而且每个传送的字节后面必须跟一个认可位（第9位），也叫应答位（ACK）。数据的传送过程如图3所示。每次都是先传最高位，通常从器件在接收到每个字节后都会作出响应，即释放SCL线返回高电平，准备接收下一个数据字节，主器件可继续传送。如果从器件正在处理一个实时事件而不能接收数据时，（例如正在处理一个内部中断，在这个中断处理完之前就不能接收I2C总线上的数据字节）可以使时钟SCL线保持低电平，从器件必须使SDA保持高电平，此时主器件产生1个结束信号，使传送异常结束，迫使主器件处于等待状态。当从器件处理完毕时将释放SCL线，主器件继续传送。
AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点。
AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。在AT89C51试验开发板上它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，在AT89C51试验开发板上和单片机的P3.5连接。第6脚SCL为串行时钟输入线，在AT89C51试验开发板上和单片机的P3.6连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5.1K的电阻上拉。第7脚需要接地。
24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。
;这是将0600H地址中以下的8个数据写到24C02的01H为首址单元中去的汇编程序
ORG 0000H
SCL BIT P3.4;定义24C02的串行时钟线
SDA BIT P3.5;定义24C02的串行数据线
LJMP START
START:LCALL STAR;调用
MOV R2,#08H;一个数据有8位
MOV DPTR,#0600H;定义源数据的位置
LOOP:MOV A,#00H
MOVC A,@A+DPTR
LCALL SDATA
LCALL ACK
JC LOOP
INC DPTR
DJNZ R2,LOOP
LCALL STOP;调用停止子程序
STAR:SETB SDA
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
RET
SDATA:MOV R0,#08H
LOOP0:RLC A
MOV SDA,C
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR SCL
DJNZ R0,LOOP0
RET
ACK:SETB SDA
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
MOV C,SDA
CLR SCL
RET
STOP:CLR SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
SETB SCL
NOP
NOP
NOP
NOP
SETB SDA
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
ORG 0600H
DB 0A0H,10H,01H,02H,03H,04H,05H,06H
END
读写子程序如下：
;写串行E2PROM子程序EEPW
; R3=10100000（命令1010+器件3位地址+读/写。 器件地址一个芯片，是000）
; (R4)=片内字节地址
; (R1)=欲写数据存放地址指针
; (R7)=连续写字节数n
EEPW: MOV P1,#0FFH
CLR P1.0 ;发开始信号
MOV A,R3 ;送器件地址
ACALL SUBS
MOV A,R4 ;送片内字节地址
ACALL SUBS
AGAIN: MOV A,@R1
ACALL SUBS ;调发送单字节子程序INC R1
DJNZ R7,AGAIN;连续写n个字节
CLR P1.0 ;SDA置0, 准备送停止信号
ACALL DELAY ;延时以满足传输速率要求
SETB P1.1 ;发停止信号
ACALL DELAY
SETB P1.0
RET
SUBS: MOV R0,#08H ;发送单字节子程序
LOOP: CLR P1.1
RLC A
MOV P1.0,C
NOP
SETB P1.1
ACALL DELAY
DJNZ R0,LOOP ;循环8次送8个bit
CLR P1.1
ACALL DELAY
SETB P1.1
REP: MOV C,P1.0
JC REP ;判应答到否，未到则等待
CLR P1.1
RET
DELAY: NOP
NOP
RET
;读串行E2PROM子程序EEPR
;(R1)=欲读数据存放地址指针
;; R3=10100001（命令1010+器件3位地址+读/写。 器件地址一个芯片，是000）
;(R4)=片内字节地址
;(R7)=连续读字节数
EEPR: MOV P1,#0FFH
CLR P1.0 ;发开始信号
MOV A,R3 ;送器件地址
ACALL SUBS ;调发送单字节子程序
MOV A,R4 ;送片内字节地址
ACALL SUBS
MOV P1,#0FFH
CLR P1.0 ;再发开始信号
MOV A,R3
SETB ACC.0 ;发读命令
ACALL SUBS
MORE: ACALL SUBR
MOV @R1,A
INC R1
DJNZ R7,MORE
CLR P1.0
ACALL DELAY
SETB P1.1
ACALL DELAY
SETB P1.0 ;送停止信号
RET
SUBR: MOV R0,#08H ;接受单字节子程序
LOOP2: SETB P1.1
ACALL DELAY
MOV C,P1.0
RLC A
CLR P1.1
ACALL DELAY
DJNZ R0,LOOP2
CJNE R7,#01H,LOW
SETB P1.0 ;若是最后一个字节置A=1
AJMP SETOK
LOW: CLR P1.0 ;否则置A=0
SETOK: ACALL DELAY
SETB P1.1
ACALL DELAY
CLR P1.1
ACALL DELAY
SETB P1.0 ;应答毕,SDA置1
RET
程序中多处调用了DELAY子程序(仅两条NOP指令)，这是为了满足I2C总线上数据传送速率的要求，只有当SDA数据线上的数据稳定下来之后才能进行读写(即SCL线发出正脉冲)。另外，在读最后一数据字节时，置应答信号为“1”，表示读操作即将完成。
结束语： 如今I2C总线以及简单性和有效性成为很多IC间的通信标准。本文介绍的确24C02正是基于I2C总线协议的一种模拟通信方式。
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