蓝桥杯之单片机设计与开发（16）——E2PROM

 

关于E2PROM

使用E2PROM可以保存数据，特点就是掉电不丢失。

在我们CT107D开发板上所使用的的器件是AT24C02，一个容量大小是2Kb/s，也就是256字节的E2PROM。

24C02是一个基于I2C通信协议的器件。

24C01/02/04/08/16 是低工作电压的1K/2K/4K/8K/16K 位串行电可擦除只读存储器，内部组织为128/256/512/1024/2048 个字节，每个字节8 位，该芯片被广泛应用于低电压及低功耗的工商业领域。

• 串行时钟信号引脚(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。
• 串行数据输入/输出引脚(SDA)：SDA 引脚可实现双向串行数据传输。该引脚为开漏输出，可与其它多个开漏输出器件或开集电极器件线或连接。
• 器件/页地址脚(A2,A1,A0)：A2、A1 和A0 引脚为24C01与24C02 的硬件连接的器件地址输入引脚。24C01在一个总线上最多可寻址八个1K 器件，24C02 在一个总线上最多可寻址八个2K 器件，A2、A1 和A0 内部必须连接。
• 24C04 仅使用A2、A1 作为硬件连接的器件地址输入引脚，在一个总线上最多可寻址四个4K 器件。A0 引脚内部未连接。
• 24C08 仅使用A2 作为硬件连接的器件地址输入引脚，在一个总线上最多可寻址两个8K 器件。A0和A1 引脚内部未连接。
• 24C16 未使用作为硬件连接的器件地址输入引脚，在一个总线上最多可连接一个16K器件。A0、A1 和A2 引脚内部未连接。
• 写保护(WP)引脚：24C01/02/04/08/16 具有用于硬件数据写保护功能的引脚。当该引脚接GND时,允许正常的读/写操作。当该引脚接VCC 时,芯片启动写保护功能。

E2PROM读写操作时序

1、E2PROM写数据流程

1.1、写字节（停止信号前ACK）

1. 首先是I2C的起始信号，接着跟上首字节，也就是I2C的器件地址，并且在读写方向上选择“写”操作。
2. 发送数据的存储地址。24C02一共有256个字节的存储空间，地址从0x00~0xFF，想把数据存储在哪个位置，此刻写的就是哪个地址。
3. 发送要存储的数据第一字节、第二字节、......注意在写数据的过程中，E2PROM每个字节都会回应一个“应答位0”，老告诉我们写E2PROM数据成功，如果没有回应答位，说明写入不成功。

在写数据的过程中，每成功写入一个字节，E2PROM存储空间的地址就会自动加1，当加到0xFF后，再写一个字节，地址就会溢出又变成0x00。

写数据的时候需要注意，E2PROM是先写到缓冲区，然后再“搬运到”到掉电非易失区。所以这个过程需要一定的时间，AT24C02这个过程是不超过5ms！如果在这个时候去让它应答是没有响应的！ 

所以，当我们在写多个字节时，写入一个字节之后，再写入下一个字节之前，必须等待E2PROM再次相应才可以。

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2、E2PROM读数据流程

2.1、读当前地址(停止信号前NAK) 

2.2、读随机地址(停止信号前NAK) 

2.3、读连续地址(停止信号前NAK) 

1. 首先是I2C的起始信号，接着跟上首字节，也就是I2C的器件地址，并在在读写方向上选择“写”操作。注意：这里写操作是为了要把所要读的数据的存储地址先写进去，告诉E2PROM要读取哪个地址的数据。
2. 发送要读取的数据的地址，注意是地址而非存在E2PROM中的数据，通知E2PROM要哪个分机的信息。

3. 重新发送I2C的起始信号和器件地址，并且在方向位选择“读”操作。在这三步中，每一个字节实际上都是在“写”，所以每一个字节E2PROM都会回应一个“应答位0”。

4. 读取从器件发回的数据，读一个字节，如果还想继续读写一个字节，就发送一个“应答位ACK(0)”，如果不想读了，告诉E2PROM不想要数据了，就发送一个“非应答位NAK(1)”。

和写操作一样，每读一个字节，地址就会自动加1，如果想继续往下读，给E2PROM一个ACK(0)低电平，那再继续给SCL完整的时序，E2PROM会继续往外送数据。如果不想读了，直接给一个NAK(1)高电平即可。

E2PROM程序

先说一下官方提供的iic.c里面的一个雷区。

根据datasheet，

I2C 通信分为低速模式 100kbit/s、快速模式 400kbit/s 和高速模式3.4Mbit/s。因为所有的 I 2 C 器件都支持低速，但却未必支持另外两种速度，所以作为通用的I 2 C 程序这里选择了 100k 这个速率来实现，也就是说实际程序产生的时序必须小于等于 100k的时序参数。由datasheet，很明显也就是要求 SCL 的高低电平持续时间都不短于 5us。

但是我们使用的是1T模式，_nop_()只占用一个机器周期，所以我们要写很多的_nop_()，没错就是这么多，一共33个。

#define somenop {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}    

单字节写入
这个程序中我们虽然有去响应ACK，但是并未处理。因为我们仅仅是写一个字节，再次上电时间远远大于5ms，所以不必处理ACK。

在这里有几个要点：

1. 在本例中单片机是主机，24C02 是从机；
2. 无论是读是写，SCL 始终都是由主机控制的； 
3. 写的时候应答信号由从机给出，表示从机是否正确接收了数据； 
4. 读的时候应答信号则由主机给出，表示是否继续读下去。

/*******************************************************************************
* 函数名	：Write_E2PROM
* 输入值	：unsigned char add, unsigned char dat
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年2月24日
* 功能描述：在E2PROM某个地址写入数据
* 备注		：add为E2PROM数据地址，dat为需要写入数据
*******************************************************************************/
void Write_E2PROM(unsigned char add, unsigned char dat)
{
  IIC_Start();
  IIC_SendByte(0xa0);	//发送器件地址
  IIC_WaitAck();
  IIC_SendByte(add);	//发送操作地址
  IIC_WaitAck();
  IIC_SendByte(dat);	//写一字节
  IIC_WaitAck();
  IIC_Stop();
  somenop;
}

单字节读取

/*******************************************************************************
* 函数名	：Read_E2PROM
* 输入值	：unsigned char add
* 返回值	：unsigend char d
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年2月24日
* 功能描述：读取E2PROM某个地址的数据
* 备注		：add为E2PROM数据地址，d为往外传送的数据
*******************************************************************************/
unsigned char Read_E2PROM(unsigned char add)
{
  unsigned char d;
	IIC_Start();
	IIC_SendByte(0xa0); 	//发送器件地址
	IIC_WaitAck();
	IIC_SendByte(add);		//发送要操作的地址
	IIC_WaitAck();
	IIC_Stop();
	
	IIC_Start();
	IIC_SendByte(0xa1);		//发送读操作
	IIC_WaitAck();
	d = IIC_RecByte();	//读一字节
	IIC_Ack(0);
	IIC_Stop();
	return d;
}