STM32 通过软件模拟 I2C 驱动 24Cxx 系列存储器

news2024/9/23 18:04:52

目录

  • 一、AT24CXXX 系列存储器介绍
    • 1、基本信息
    • 2、寻址方式
    • 3、页地址与页内单元地址
    • 4、I2C 地址
    • 5、AT24CXX 的数据读写
      • 5.1 写操作
        • 5.1.1 按字节写
        • 5.1.2 按页写
      • 5.2 读操作
        • 5.2.1 当前地址读取
        • 5.2.2 随机地址读取
        • 5.2.3 顺序读取
  • 二、代码实现
    • 1、ctl_i2c
    • 2、at24c
    • 3、测试程序

I2C 相关知识可以参考 IIC 通信协议详解

一、AT24CXXX 系列存储器介绍

1、基本信息

下表是 AT24CXXX 的容量：

AT24C01，AT24C02，AT24C04，AT24C08，AT24C16，AT24C32，AT24C64，AT24C128，AT24C256… 不同的 xxx 代表不同的容量。

AT24CXXXbit容量Byte容量
AT24C011Kbit128Byte
AT24C022Kbit256Byte
AT24C044Kbit512Byte
AT24C088Kbit1024Byte
AT24C1616Kbit2048Byte
AT24C3232Kbit4096Byte
AT24C6464Kbit8192Byte
AT24C128128Kbit16384Byte
AT24C256256Kbit32768Byte
AT24C512512Kbit65536Byte

下表是 AT24CXXX 的页内单元数：

总容量(Byte容量) = 页数 × 页内字节单元数

AT24CXXXByte容量页数页内字节单元数
AT24C01128Byte16页8Byte
AT24C02256Byte32页8Byte
AT24C04512Byte32页16Byte
AT24C081024Byte64页16Byte
AT24C162048Byte128页16Byte
AT24C324096Byte128页32Byte
AT24C648192Byte256页32Byte
AT24C12816384Byte256页64Byte
AT24C25632768Byte512页64Byte
AT24C51265536Byte512页128Byte

2、寻址方式

不是 I2C 地址，是存储器内部寻址

对 AT24CXXX 进行读写操作时，都得先访问存储地址、比如 AT24C04 写一个字节的 I2C 时序：

先发送设备地址，收到应答后再发送需要写数据的地址(WORD ADDRESS)。AT24C04 容量为 512Byte 则 WORD ADDRESS 只需要 9bit 就可以覆盖 512Byte 的数据地址。通俗的讲就是 512Byte 就占用了 512 个地址，一个 9bit 的数据范围为( 0 − 511 0-511 0−511)刚好 512，所以 512Byte 的字节地址需要一个 9bit 的数据来表示。

3、页地址与页内单元地址

比如 AT24C04 有 32 页每页 16 个字节，9bit 的地址数据对其寻址，低 4bit(D3-D0)为页内字节单元地址，高 5bit(D8-D4)为页地址。

如从第 16 页开始写，则 WORD ADDRESS = 0x0100（0001 0000 0000），则：

  • 000：地址无效位
  • 1 0000：5 位页地址
  • 0000：4 位页内单元地址

4、I2C 地址

I2C 通信需要先向从设备发送设备地址，AT24CXXX 芯片上有 A2、A1、A0 引脚，通过这三个引脚我们就可以自定义 AT24CXXX 芯片的通信地址。

下面以 24C04 和 24C08 的官方手册为例，说明其 I2C 地址，其它型号的芯片自行查阅手册。

可以看到，前 4 位是固定的为 1010，而后的 A2、A1、P0 三个引脚以及读写标志位有我们自己设置。如果将 A2、A1、P0 接地，则 I2C 写地址为 1010 0000（0xA0），读地址为 1010 0001（0xA1）。

5、AT24CXX 的数据读写

5.1 写操作

5.1.1 按字节写

5.1.2 按页写


和按字节写类似，不过在往 AT24CXXX 中写数据时，每写一个 Byte 的数据页内地址 +1，当前页写满后会重新覆盖掉这一页前面的数据，而不会自动跳转到下一页，但是读会自动翻页。

那要如何实现翻页写呢？

按页写其实就是执行一次上面的时序，也就是发送一次从机设备和字节地址最大就可以写入 16 字节（AT24C04）的数据，如果要连写多页，就重新按照上面的时序发送从机地址和字节地址等。

5.2 读操作

写操作和读操作类似，不过 R/W 标志位要设置为 1。

5.2.1 当前地址读取

5.2.2 随机地址读取

5.2.3 顺序读取

二、代码实现

说明：

// 实现i2c相关设置和初始化
ctl_i2c.h
ctl_i2c.c

// 实现at24cx系列芯片的读写操作
at24c.h
at24c.c

1、ctl_i2c

下面是 ctl_i2c.h 文件，没什么可说的，实现了一些宏，以及相关函数的声明。

// ctl_i2c.h
#ifndef _BSP_I2C_GPIO_H
#define _BSP_I2C_GPIO_H
 
#include "stm32f4xx.h"
 
 
#define I2C_WR	0		// 写控制bit
#define I2C_RD	1		// 读控制bit
 
#define RCC_AT24CXX_I2C_PORT 			RCC_AHB1Periph_GPIOB		// GPIO端口时钟
#define GPIO_AT24CXX_I2C_PORT			GPIOB						// GPIO端口
#define GPIO_AT24CXX_I2C_SCL_Pin		GPIO_Pin_8					// 连接到SCL时钟线的GPIO
#define GPIO_AT24CXX_I2C_SDA_Pin		GPIO_Pin_9					// 连接到SDA数据线的GPIO
 
#define I2C_SCL_H()  	 GPIO_SetBits(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SCL_Pin) 		      // SCL = 1
#define I2C_SCL_L()  	 GPIO_ResetBits(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SCL_Pin) 		  // SCL = 0
#define I2C_SDA_H()  	 GPIO_SetBits(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SDA_Pin) 		      // SDA = 1
#define I2C_SDA_L()  	 GPIO_ResetBits(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SDA_Pin) 		  // SDA = 0
#define I2C_SDA_RD()     GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SDA_Pin)   // 读SDA口线状态
#define I2C_SCL_RD()     GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, GPIO_AT24CXX_I2C_SCL_Pin)   // 读SCL口线状态


void ctl_at24cxx_i2c_init(void);
void ctl_i2c_start(void);
void ctl_i2c_stop(void);
void ctl_i2c_sendbyte(uint8_t byte);
void ctl_i2c_ack(void);
void ctl_i2c_nack(void);
uint8_t ctl_i2c_waitack(void);
uint8_t ctl_i2c_readbyte(void);
uint8_t ctl_i2c_checkdevice(uint8_t address);
 
#endif

接下来看 ctl_i2c.c 文件：

初始化 I2C 的 GPIO 端口：

/******************************************************************************
 * @brief  初始化I2C总线的GPIO
 * 
 * @return none
 * 
 * @note   采用模拟IO的方式实现
 * 
******************************************************************************/
void ctl_at24cxx_i2c_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;		// 设为输出口 
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;		// 设为开漏模式 
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;	// 上下拉电阻不使能 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;	// IO口最大速度
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_AT24CXX_I2C_SCL_Pin | GPIO_AT24CXX_I2C_SDA_Pin;
	GPIO_Init(GPIO_AT24CXX_I2C_PORT, &GPIO_InitStructure);
 
	// 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式
	ctl_i2c_stop();
}

延时函数的实现：

/******************************************************************************
 * @brief  I2C总线位延迟，最快400KHz
 * 
 * @return none
 * 
******************************************************************************/
static void i2c_delay(void)
{
	uint8_t i;
 
	/**　
	 *	CPU主频168MHz时，在内部Flash运行, MDK工程不优化。用台式示波器观测波形。
	 *	循环次数为5时，SCL频率 = 1.78MHz (读耗时: 92ms, 读写正常，但是用示波器探头碰上就读写失败。时序接近临界)
     *	循环次数为10时，SCL频率 = 1.1MHz (读耗时: 138ms, 读速度: 118724B/s)
	 *	循环次数为30时，SCL频率 = 440KHz， SCL高电平时间1.0us，SCL低电平时间1.2us
	 *	上拉电阻选择2.2K欧时，SCL上升沿时间约0.5us，如果选4.7K欧，则上升沿约1us
	 *	实际应用选择400KHz左右的速率即可
	 */
	for (i = 0; i < 30; i++)
	{
		__NOP();
		__NOP();
	}
}

I2C 开始信号：当 SCL 线在高电平期间 SDA 线从高电平向低电平切换

/******************************************************************************
 * @brief  CPU发起I2C总线启动信号
 * 
 * @return none
 * 
 * @note   当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号
 * 
******************************************************************************/
void ctl_i2c_start(void)
{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号
	I2C_SDA_H();
	I2C_SCL_H();
	i2c_delay();
	I2C_SDA_L();
	i2c_delay();
	I2C_SCL_L();
	i2c_delay();
}

I2C 停止信号：当 SCL 线在高电平期间 SDA 线由低电平向高电平切换

/******************************************************************************
 * @brief  CPU发起I2C总线停止信号
 * 
 * @return none
 * 
 * @note   当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号
 * 
******************************************************************************/
void ctl_i2c_stop(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
	I2C_SDA_L();
	I2C_SCL_H();
	i2c_delay();
	I2C_SDA_H();
	i2c_delay();
}

下面是应答信号和非应答信号的函数实现：

在第 9 个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接收端控制 SDA，给发送端传输应答或非应答信号

  • SDA 为高电平：表示非应答信号(NACK)
  • SDA为低电平：表示应答信号(ACK)
/******************************************************************************
 * @brief  CPU产生一个ACK信号
 * 
 * @return none
 * 
******************************************************************************/
void ctl_i2c_ack(void)
{
	I2C_SDA_L();	// SCL低电平期间，SDA 为低电平，表示应答信号
	i2c_delay();
	I2C_SCL_H();	// CPU产生1个时钟
	i2c_delay();
	I2C_SCL_L();
	i2c_delay();
	I2C_SDA_H();	// 应答完成释放SDA总线，否则接收到的数据全是0
}
 
/******************************************************************************
 * @brief  CPU产生1个NACK信号
 * 
 * @return none
 * 
******************************************************************************/
void ctl_i2c_nack(void)
{
	I2C_SDA_H();  // CPU驱动SDA = 1
	i2c_delay();
	I2C_SCL_H();  // SCL 高电平期间，SDA 为高电平，表示非应答信号
	i2c_delay();
	I2C_SCL_L();
	i2c_delay();
}

为什么数据发送端要释放 SDA 的控制权（将SDA总线置为高电平）

数据有效性：IIC 总线进行数据传送时，SCL 信号为高电平期间，SDA 上的数据必须保持稳定，只有在 SCL 上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化（准备下一位数据）。数据在 SCL 的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定。

数据传输：在 SCL 串行时钟的配合下，在 SDA 上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发

/******************************************************************************
 * @brief      CPU向I2C总线设备发送8bit数据
 * 
 * @param[in]  byte    :     等待发送的1个字节数据
 * 
 * @return     none
 * 
 * @note       SDA 上的数据变化只能在 SCL 低电平期间发生
 * 
******************************************************************************/
void ctl_i2c_sendbyte(uint8_t byte)
{
	uint8_t i;
 
	/* 先发送字节的高位bit7 */
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		if (byte & 0x80)
		{
			I2C_SDA_H();
		}
		else
		{
			I2C_SDA_L();
		}
		i2c_delay();
		I2C_SCL_H();  // SCL高电平有效，发送一位数据
		i2c_delay();
		I2C_SCL_L();  // SCL低电平，准备下一位数据

		// 若是最后一位数据，释放SDA总线，表示数据传输结束
		if (i == 7)
		{
			 I2C_SDA_H(); // 释放总线
		}

		// 数据左移，准备下一位数据（高位先到
		byte <<= 1;
		i2c_delay();
	}
} 
 
/******************************************************************************
 * @brief  CPU从I2C总线设备读取8bit数据
 * 
 * @return uint8_t 
 * 
******************************************************************************/
uint8_t ctl_i2c_readbyte(void)
{
	uint8_t i;
	uint8_t value = 0;
 
	/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		value <<= 1;

		I2C_SCL_H();  // 将SCL拉高，准备接收数据
		i2c_delay();

		// 判断EEPROM发送过来的是1还是0
		if (I2C_SDA_RD())
		{
			value++;
		}

		I2C_SCL_L();  // 让EEPROM准备下一位数据
		i2c_delay();
	}

	return value;
}

最后是等待从机 EEPROM 应答和检查设备是否已连接：

/******************************************************************************
 * @brief  CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
 * 
 * @return uint8_t 
 * 
******************************************************************************/
uint8_t ctl_i2c_waitack(void)
{
	uint8_t re;
 
	I2C_SDA_H();// 自动释放SDA总线，将控制权交给EEPROM
	i2c_delay();
	I2C_SCL_H();	/* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
	i2c_delay();
	if (I2C_SDA_RD())	/* CPU读取SDA口线状态 */
	{
		re = 1;
	}
	else
	{
		re = 0;
	}
	I2C_SCL_L();
	i2c_delay();
	return re;
}

/******************************************************************************
 * @brief      检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
 * 
 * @param[in]  address    :     设备地址
 * 
 * @return     uint8_t    :     0 表示成功检测到设备; 返回1表示未探测到
 * 
******************************************************************************/
uint8_t ctl_i2c_checkdevice(uint8_t _Address)
{
	uint8_t ucAck;
 
	if (I2C_SDA_RD() && I2C_SCL_RD())
	{
		ctl_i2c_start();  // 发送启动信号
 
		// 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传
		ctl_i2c_sendbyte(_Address | I2C_WR);
		ucAck = ctl_i2c_waitack();	// 检测设备的ACK应答
 
		ctl_i2c_stop();  // 发送停止信号
 
		return ucAck;
	}
	return 1;  // I2C总线异常
}

2、at24c

在 at24.h 文件中针对 AT24CX 系列的容量和页内单元数设置了不同的宏，可以针对自己使用的型号设置选择不同的宏使用，这里以 AT24C04 为例：#define AT24C04

// at24.h
#ifndef __AT24C_H
#define	__AT24C_H
 
#include "stm32f4xx.h"
 
/* 
 * AT24C02 2kb = 2048bit = 2048/8 B = 256 B
 * 32 pages of 8 bytes each
 *
 * Device Address
 * 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W
 * 1 0 1 0 0  0  0  0 = 0xA0
 * 1 0 1 0 0  0  0  1 = 0xA1 
 */
 
/* AT24C01/02每页有8个字节 
 * AT24C04/08A/16A每页有16个字节 、
 */
	
#define AT24C04
 
 
 
#ifdef AT24C01
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C01"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		8			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				128			/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		1			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			0			/* 地址字节的高8bit不在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C02
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C02"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		8			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				256			/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		1			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			0			/* 地址字节的高8bit不在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C04
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C04"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		8			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				512			/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		1			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			1			/* 地址字节的高8bit在首字节 */
#endif 
 
#ifdef AT24C08
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C08"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		16			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(16*64)		/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			1			/* 地址字节的高8bit在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C16
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C16"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		16			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(128*16)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			1			/* 地址字节的高8bit在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C32
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C32"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		32			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(128*32)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			1			/* 地址字节的高8bit在首字节 */
#endif

#ifdef AT24C64
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C64"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		32			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(256*32)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			1			/* 地址字节的高8bit在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C128
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C128"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		64			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(256*64)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			0			/* 地址字节的高8bit不在首字节 */
#endif
 
#ifdef AT24C256
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C256"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		64			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(512*64)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			0			/* 地址字节的高8bit不在首字节 */
#endif 
 
#ifdef AT24C512
	#define AT24CX_MODEL_NAME		"AT24C512"
	#define AT24CX_DEV_ADDR			0xA0		/* 设备地址 */
	#define AT24CX_PAGE_SIZE		128			/* 页面大小(字节) */
	#define AT24CX_SIZE				(512*128)	/* 总容量(字节) */
	#define AT24CX_ADDR_BYTES		2			/* 地址字节个数 */
	#define AT24CX_ADDR_A8			0			/* 地址字节的高8bit不在首字节 */
#endif
 

uint8_t at24cx_checkok(void);
uint8_t at24cx_readbytes(uint8_t *readbuf, uint16_t address, uint16_t size);
uint8_t at24cx_writebytes(uint8_t *writebuf, uint16_t address, uint16_t size);
 
#endif /* __AT24CH */

下面是 at24c.c 函数的实现：

首先检查设备是否连接成功：

/******************************************************************************
 * @brief  判断串行EERPOM是否正常
 * 
 * @return uint8_t : 1 表示正常， 0 表示不正常
 * 
******************************************************************************/
uint8_t at24cx_checkok(void)
{
	if (ctl_i2c_checkdevice(AT24CX_DEV_ADDR) == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		// 失败后，切记发送I2C总线停止信号
		ctl_i2c_stop();
		return 0;
	}
}

然后是读写函数：

/******************************************************************************
 * @brief      从串行EEPROM指定地址处开始读取若干数据
 * 
 * @param[in]  readuf    :    起始地址  
 * @param[in]  address   :    数据长度，单位为字节
 * @param[in]  size      :    存放读到的数据的缓冲区指针
 * 
 * @return     uint8_t   :    0 表示失败，1表示成功
 * 
******************************************************************************/
uint8_t at24cx_readbytes(uint8_t *readbuf, uint16_t address, uint16_t size)
{
	uint16_t i;
 
	/**
	 * 采用串行AT24CXPROM随即读取指令序列，连续读取若干字节
	 */ 
 
	// 第1步：发起I2C总线启动信号
	ctl_i2c_start();
 
	// 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读
#if AT24CX_ADDR_A8 == 1
	ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR | ((address >> 7) & 0x0E));	// 写指令
#else
	ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR);	 //写指令
#endif
 
	// 第3步：发送ACK
	if (ctl_i2c_waitack() != 0)
	{
		goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
	}
 
	// 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址
	if (AT24CX_ADDR_BYTES == 1)
	{
		ctl_i2c_sendbyte((uint8_t)address);
		if (ctl_i2c_waitack() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
		}
	}
	else
	{
		ctl_i2c_sendbyte(address >> 8);
		if (ctl_i2c_waitack() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
		}
 
		ctl_i2c_sendbyte(address);
		if (ctl_i2c_waitack() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
		}
	}
 
	// 第5步：重新启动I2C总线。下面开始读取数据
	ctl_i2c_start();
 
	// 第6步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读
#if AT24CX_ADDR_A8 == 1
	ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_RD | ((address >> 7) & 0x0E));	// 写指令
#else		
	ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_RD);  // 此处是写指令
#endif	
 
	// 第7步：发送ACK 
	if (ctl_i2c_waitack() != 0)
	{
		goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答 
	}
 
	// 第8步：循环读取数据 
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		readbuf[i] = ctl_i2c_readbyte();	// 读1个字节
 
		// 每读完1个字节后，需要发送Ack， 最后一个字节不需要Ack，发Nack
		if (i != size - 1)
		{
			ctl_i2c_ack();	// 中间字节读完后，CPU产生ACK信号(驱动SDA = 0)
		}
		else
		{
			ctl_i2c_nack();	// 最后1个字节读完后，CPU产生NACK信号(驱动SDA = 1) 
		}
	}

	// 发送I2C总线停止信号
	ctl_i2c_stop();
	return 1;	// 执行成功
 
	// 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备
cmd_fail: 
	// 发送I2C总线停止信号
	ctl_i2c_stop();
	return 0;
}

/******************************************************************************
 * @brief      向串行EEPROM指定地址写入若干数据，采用页写操作提高写入效率
 * 
 * @param[in]  writeBuf   :   起始地址  
 * @param[in]  address    :   数据长度，单位为字节
 * @param[in]  size       :   存放读到的数据的缓冲区指针
 * 
 * @return     uint8_t    :   0 表示失败，1表示成功
 * 
******************************************************************************/
uint8_t at24cx_writebytes(uint8_t *writebuf, uint16_t address, uint16_t size)
{
	uint16_t i, m;
	uint16_t addr;
 
	/**
	 *	写串行AT24CXPROM不像读操作可以连续读取很多字节，每次写操作只能在同一个page。
	 *	对于24xx02，page size = 8
	 *	简单的处理方法为：按字节写操作模式，每写1个字节，都发送地址
	 *	为了提高连续写的效率: 本函数采用page wirte操作。
	 */
 
	addr = address;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		// 当发送第1个字节或是页面首地址时，需要重新发起启动信号和地址
		if ((i == 0) || (addr & (AT24CX_PAGE_SIZE - 1)) == 0)
		{
			//　第0步：发停止信号，启动内部写操作
			ctl_i2c_stop();
 
			/**
			 *  通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms
			 *	CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右
			 */
			for (m = 0; m < 1000; m++)
			{
				// 第1步：发起I2C总线启动信号
				ctl_i2c_start();
 
				// 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读
			#if AT24CX_ADDR_A8 == 1
				ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR | ((address >> 7) & 0x0E));  // 此处是写指令
			#else				
				ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR);
			#endif
 
				// 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答
				if (ctl_i2c_waitack() == 0)
				{
					break;
				}
			}
			if (m  == 1000)
			{
				goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件写超时
			}
 
			// 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址
			if (AT24CX_ADDR_BYTES == 1)
			{
				ctl_i2c_sendbyte((uint8_t)addr);
				if (ctl_i2c_waitack() != 0)
				{
					goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
				}
			}
			else
			{
				ctl_i2c_sendbyte(addr >> 8);
				if (ctl_i2c_waitack() != 0)
				{
					goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
				}
 
				ctl_i2c_sendbyte(addr);
				if (ctl_i2c_waitack() != 0)
				{
					goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
				}
			}
		}
 
		// 第5步：开始写入数据 
		ctl_i2c_sendbyte(writebuf[i]);
 
		// 第6步：发送ACK
		if (ctl_i2c_waitack() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件无应答
		}
 
		addr++;  // 地址增1
	}
 
	// 命令执行成功，发送I2C总线停止信号
	ctl_i2c_stop();
 
	/**
	 *  通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms
	 *	CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右
	 */
	for (m = 0; m < 1000; m++)
	{
		// 第1步：发起I2C总线启动信号
		ctl_i2c_start();
 
		// 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读
	#if AT24CX_ADDR_A8 == 1
		ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR | ((address >> 7) & 0x0E));  // 此处是写指令
	#else		
		ctl_i2c_sendbyte(AT24CX_DEV_ADDR | I2C_WR);	 // 此处是写指令
	#endif
 
		// 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答 
		if (ctl_i2c_waitack() == 0)
		{
			break;
		}
	}
	if (m  == 1000)
	{
		goto cmd_fail;	// AT24CXPROM器件写超时
	}
 
	// 命令执行成功，发送I2C总线停止信号
	ctl_i2c_stop();	
 
	return 1;
 
	// 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备
cmd_fail: 
	// 发送I2C总线停止信号
	ctl_i2c_stop();
	return 0;
}

3、测试程序

uint8_t test_array1[3 * AT24CX_PAGE_SIZE]; // 注：AT24C04时，AT24CX_PAGE_SIZE=8
uint8_t test_array2[3 * AT24CX_PAGE_SIZE]; //     AT24C04时，一个页面有24个字节


void at24c04_test_num(void)
{
	uint16_t i;
	uint16_t j;

	for (i = 0; i < 3 * AT24CX_PAGE_SIZE; i++)
	{
		if (i >= 256)
			j = i - 256; // test_array1[256---383] 单元初始化数值 = 1---128
		else if (i >= 128)
			j = i - 128; // test_array1[128---255] 单元初始化数值 = 1---128
		else
			j = i; // test_array1[0---127] 单元初始化数值 = 1---128
		test_array1[i] = j + 1;
	}

	memset(test_array2, 0x00, 3 * AT24CX_PAGE_SIZE);

	if (at24cx_checkok() == 1) // 如果检测到I2C器件存在
	{
		at24cx_writebytes(test_array1, 80, 3 * AT24CX_PAGE_SIZE); // 从I2C的地址80处开始写3页字节（测试跨页连续写）
		at24cx_readbytes(test_array2, 80, 3 * AT24CX_PAGE_SIZE);  // 从I2C的地址80处开始读3页字节（测试跨页连续读）
	}

	printf("test begin\r\n");
	
	for (i = 0; i < sizeof(test_array2); ++i)
	{
		printf("%d, ", test_array2[i]);
	}
}

结果如下：

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