嵌入式——EEPROM（AT24C02）

一、初识AT24C02

1. 介绍

2. 引脚功能

补：

二、AT24C02组成

1. 存储结构

2. AT24C02通讯地址

3. AT24C02寻址方式

（1）芯片寻址

（2）片内子地址寻址

三、AT24C02读写时序

1. 写操作

（1）字节写入方式

流程：

（2）页写入方式

2. 读操作

（1）立即读方式

流程：

（2）指定地址读方式

流程：

（3）连续读方式

补充：

一、初识AT24C02

1. 介绍

AT24C02是低工作电压的 2Kb 串行电可擦除 只读存储器，可存储 256个字节 数据，内部有一个 16字节页写缓冲器。AT24C02工作电压 1.8～5.5V，采用二线制 IIC数据传输协议，支持硬件写保护，能擦写 100万次，数据可保存 100年。

通过器件地址输入端 A0、A1和 A2可以实现将 最多 8个 AT24C02器件连接到 IIC总线上。

补：EEPROM 是一种 掉电后数据不丢失的储存器，常用来存储一些配置信息，在系统重新上电时就可以加载。 

详细描述可以参考：

常用存储器http://t.csdnimg.cn/TyKsuhttp://t.csdnimg.cn/TyKsu

2. 引脚功能

补：

    ① A2、A1、A0：器件地址输入引脚。AT24C02 在一个总线上最多可寻址 8个器件，A2、A1 和 A0 必须连接。

    ② SDA：可实现双向串行数据传输。该引脚为 开漏输出，可与其他多个开漏输出器件或开集电极器件线或连接。

    ③ SCL：在 SCL输入时钟信号的 上升沿将数据送入 EEPROM器件，并在时钟的下降沿将数据读出。

    ④ VCC、GND：2～6V 电源输入。

二、AT24C02组成

1. 存储结构

AT24C02的存储容量为 256 Byte，由 32页 组成且每页8 Byte。

2. AT24C02通讯地址

主器件通过 发送一个起始信号启动发送过程，然后发送它所要寻址的从器件的地址。高 4位固定为 1010，接下来的 3位 A2、A1、A0为器件的地址位（由器件 1～3引脚外接电平决定），用来 寻址哪个器件被主器件访问，8位地址的 最低位作为读写控制位（ 1表示对从器件进行读操作，0 表示对从器件进行写操作）。

在主器件发送起始信号和从器件地址字节后，AT24C02监视总线并当 其地址与发送的从地址相符时响应一个应答信号（通过SDA线），再根据读写控制位 R / W 的状态进行 读或写操作。

（1）不可编程部分：1010。

（2）可编程部分：由硬件管脚 A0 / 1 / 2决定。

（3）数据传输方向：读数据‘1’还是写数据‘0’。（写操作地址：0xA0 读操作地址：0xA1）

3. AT24C02寻址方式

AT24C02有两种寻址方式：芯片寻址、片内子地址寻址。

（1）芯片寻址

AT24C02芯片地址固定为1010，它是 IIC总线器件的特征编码，其地址控制字的格式为 1010 A2 A1 A0 R/W。A2 A1 A0 引脚接高、低电平后得到确定的 3位编码，与1010 形成的 7位编码，即为该器件的地址码。由于 A2 A1 A0共有 8种组合，故系统最多可外接 8片 AT24C02，R / W是对芯片的读 / 写控制位。

（2）片内子地址寻址

确定AT24C02芯片的 7位地址码后，片内的存储空间可用 1字节的 地址码寻址，寻址范围为00H～FFH，可对片内的 256个单元进行读 / 写操作。

三、AT24C02读写时序

1. 写操作

AT24C02有两种写入方式：字节写入方式和页写入方式。字节写模式 就是一个地址一个数据进行写入。页写模式 就是连续写入数据。

只需要写一个地址，连续写入数据时 地址会自增，但存在 页的限制，超出一页时，超出数据覆盖原先写入的数据。但 读会自动翻页。

（1）字节写入方式

单片机（主器件）先发送启动信号和 1 字节的控制字，从器件发出应答信号后，单片机再发送 1 字节的存储单元子地址（AT24C02芯片内部单元的地址码），单片机收到 AT24C02应答后，再发送 8位数据和 1 位终止信号。

流程：

    ① 主器件 发送起始命令和从器件地址信息（R / W 位置0），等待从器件应答。

    ② 主器件 发送一个地址字节（数据要写入的 AT24C02 地址单元），等待从器件应答。

    ③ 主器件 发送待写数据字节，等待从器件应答。

    ④ 主器件 发送停止信号后，AT24C02 开始内部数据的擦写，在内部擦写过程中，AT24C02 不再应答主器件的任何请求。

（2）页写入方式

单片机先发送启动信号和 1 字节的控制字，再发送1字节的 存储器起始单元地址，上述几字节都得到 AT24C02的应答后，就可以发送最多 1页的数据，即一次写入最多 16个字节的数据至 AT24C02。

数据页写操作的启动和字节写一样，不同在于 传送了1 字节数据后并不产生停止信号。主器件可以发送 15个额外的字节，每发送一个字节数据后，AT24C02 产生一个 应答位并将字节 地址低 4 位加 1（ 1111 加 1 变成 0000），高 4 位保持不变。同时数据 顺序存放在由已指定的起始地址开始的相继单元中。

如果在发送停止信号之前主器件发送超过 16个字节数据，先前写入的数据将被 顺序覆盖，AT24C02 只保留最后传输的 16个字节数据。

主器件发送停止信号后，AT24C02 启动内部写周期，将数据写到数据区。所有接收的数据在一个写周期内写入，写一个字节与同时写 16个字节的时间相同，整个写周期大约需要 10ms。

2. 读操作

AT24C02的读操作也有三种方式：立即读方式、指定地址读方式和指定地址连续读方式。

（1）立即读方式

AT24C02的 地址计数器内容为最后操作字节的地址加 1。也就是说，如果上次读 / 写的操作地址为 N，则立即读的地址从地址 N+1 开始。如果 N=255，则地址计数器将翻转到 0 且继续输出数据。

流程：

    ① 主器件 发送起始命令和从器件地址信息（ R / W 位置 1 ）。

    ② AT24C02 发送应答信号，应答后发送一个 8位字节数据。

    ③ 主器件 发送停止信号，结束读操作。

（2）指定地址读方式

单片机 发送启动信号后，先 发送含有芯片地址的写操作控制字，AT24C02 应答后，单片机再发送 1 字节的指定单元的地址，AT24C02 应答后再发送 1个含有芯片地址的读操作控制字，此时如果 AT24C02 做出应答，被访问单元的数据就会按 SCL信号同步出现在SDA线上，供单片机读取。

流程：

    ① 主器件 发送起始命令和从器件地址信息（ R / W 位置 0 ），等待从器件应答。

    ② 主器件 发送一个地址字节（要读的数据地址单元），等待从器件应答。

    ③主器件 重发起始信号，执行一次立即地址读操作。

（3）连续读方式

连续读操作可通过 立即读或指定地址读操作启动，在 AT24C02 发送完一个 8 位字节数据后，主器件产生一个应答信号来响应，告知 AT24C02 主器件要求更多的数据，只有 AT24C02检测到应答信号后，其 内部的地址寄存器就自动加 1 指向下一个单元，并顺序 将指向单元的数据送到 SDA 线上。对应每个主机产生的应答信号，AT24C02 将发送一个数据字节，当主器件不发送应答信号而 发送停止位 时结束此操作。

从 AT24C02 输出的数据按顺序由 N 到 N+1 输出。读操作时，地址计数器在 AT24C02 整个地址内增加，这样整个寄存器区域 可在一个读操作内全部读出。当前读取的字节地址为255时，地址计数器将翻转到 0 并继续输出数据字节。

补充：

在 IIC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应答信号。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做出响应，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，可以 使时钟线 SCL 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，主器件继续完成传送。