Arduino 入门学习笔记12 读写外置EEPROM

一、准备工作

1. 外置 EEPROM 简介

外置I2C接口的EEPROM是一种常用的非易失性存储器，通过I2C总线与微控制器或其他设备进行通信。它通常用于存储持久性数据，如配置设置、日志、校准数据等。以下是一些常用的外置I2C接口的EEPROM型号以及它们的特点：

• 24C系列：Microchip的24C系列EEPROM是一些常见的I2C接口EEPROM型号。它们分为24C01到24C512等不同容量的型号，容量从128字节到64K字节不等。这些EEPROM设备在I2C总线上占用7位或8位的设备地址，并且通常具有多个页，可实现更高的写入速度。

• AT24系列：AT24系列是Atmel（现在的Microchip）生产的I2C EEPROM。它们也提供不同容量的选项，从AT24C01到AT24C512。这些设备通常具有低功耗特性，适用于电池供电的设备。

• CAT24系列：Catalyst（现在的ON Semiconductor）的CAT24系列EEPROM是一种具有扩展温度范围和多个页的EEPROM。它们适用于工业和汽车应用。

• M24系列：STMicroelectronics的M24系列EEPROM提供了多种不同容量的型号，具有低功耗和低工作电流特性。

• TC24系列：Microchip的TC24系列EEPROM针对温度敏感的应用提供了增强的温度范围。

• FM24系列：Fremont Micro Devices的FM24系列EEPROM采用了更大的页大小，以实现更高的写入速度。

• LC24系列：Excelon™ Ultra-Low-Power EEPROM是Microchip的一个系列，适用于需要极低功耗的应用。

下图是AT24系列引脚示例：

2. Arduino操作外置 EEPROM 流程

在Arduino中，读写外部EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）的流程与内置EEPROM类似，但需要通过I2C通信来与外部EEPROM设备进行交互。基本流程是：

1. 连接硬件：首先，将外部EEPROM设备与Arduino连接，通常使用I2C通信协议。确保连接SCL（时钟线）和SDA（数据线）引脚，并将设备的电源（VCC和GND）连接到适当的电源引脚。

2. 安装I2C库：在Arduino IDE中，需要安装Wire库，它用于I2C通信。在"工具"菜单下的"管理库"中搜索"Wire"并安装它。

3. 编写读写代码：根据外部EEPROM的规格和通信协议，编写Arduino代码来读写EEPROM。

一般EEPROM 的 I2C 地址从 0x00开始。

二、读写操作流程

1. 写操作流程

当使用writeEEPROM函数时，一个外部EEPROM设备通过I2C总线与我们建立了通信，以实现数据写入到特定地址的存储单元。以下是writeEEPROM函数的步骤解释：

1. 开启通信：首先，我们使用Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDR)来开始I2C通信，发送一个起始信号，这标志着写入操作的开始。在这里，EEPROM_ADDR是外部EEPROM设备的I2C地址。

2. 发送高位地址：接着，我们使用Wire.write((int)highByte(address))发送了地址的高字节部分。这个高位地址指示了我们希望将数据写入的确切存储单元。

3. 发送低位地址：继续，我们使用Wire.write((int)lowByte(address))发送了地址的低字节部分。这个低位地址更精确地指定了写入的位置。

4. 发送数据：此时，我们使用Wire.write(data)将待写入的数据发送出去。

5. 结束通信：随后，我们调用了Wire.endTransmission()来结束I2C通信。这意味着我们已经将数据和地址都传送给了外部EEPROM设备。实际上，这是向设备发送了一个写入请求。

6. 等待写入完成：为确保写入操作成功完成，我们添加了delay(5)。这个短暂的等待时间允许EEPROM完成数据写入的操作，确保数据被正确存储。

需要注意的是，EEPROM写入通常需要一些时间，所以在调用writeEEPROM函数后，等待一段时间非常重要。EEPROM的写入周期可以从设备的规格表中获知。

2. 读操作

当我们使用readEEPROM函数时，我们与外部EEPROM设备通过I2C总线建立了通信，以从特定地址的存储单元读取数据。以下是readEEPROM函数的步骤解释：

1. 开始通信：首先，我们使用Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDR)开启I2C通信，发送了一个起始信号，这表明读取操作的开始。在这里，EEPROM_ADDR是外部EEPROM设备的I2C地址。

2. 发送地址：然后，我们使用Wire.write((int)highByte(address))发送地址的高字节部分。这个高位地址指示了我们希望读取数据的确切存储单元。

3. 发送低位地址：接下来，我们使用Wire.write((int)lowByte(address))发送地址的低字节部分。这个低位地址更精确地指明了读取的位置。

4. 结束通信：随后，我们调用了Wire.endTransmission()来结束I2C通信。这意味着我们已经向外部EEPROM设备发送了读取请求。

5. 请求数据：然后，我们使用Wire.requestFrom(eepromAddress, 1)请求从EEPROM读取1字节数据。

6. 等待数据：我们使用while (Wire.available() == 0)来等待数据的到达。这确保了在数据准备好之前，我们不会继续执行。

7. 获取数据：一旦数据可用，我们使用Wire.read()来读取并返回这个数据。

总结：通过readEEPROM函数，我们使用I2C通信协议成功地从外部EEPROM设备读取数据。我们发送地址和读取请求，然后等待数据的到达。这样，我们能够从EEPROM的指定地址成功地获取数据。

需要注意的是，EEPROM读取也需要一些时间，所以在调用readEEPROM函数后，等待一段时间也是必要的。EEPROM的读取速度可以从设备的规格表中找到。

三、示例代码

#include 

const byte EEPROM_ADDR = 0x57;  // I2C address

#define start 0x25
#define BUF_SIZE 50
char myMessage[BUF_SIZE] = { "Hello, I'll save Data to EEPROM demo." };
char MEM[BUF_SIZE];


void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();

  Serial.println();
  Serial.println("Writing to Ext.EEPROM...");

  for (unsigned int i = 0; i < sizeof(myMessage); i++) {
    writeEEPROM(i + start, myMessage[i]);
    delay(5);
  }
  Serial.println("Write Complete.");


  Serial.println();
  Serial.println("Reading Ext.EEPROM...");

  for (unsigned int j = 0; j < sizeof(MEM); j++) {
    byte data = readEEPROM(j + start);
    Serial.print("Address 0x");
    Serial.print(j + start, HEX);
    Serial.print(": 0x");
    Serial.print(data, HEX);
    Serial.print(" '");
    
    if (data >= 32 && data <= 126) {
      Serial.print((char)data);
    } else {
      Serial.print(".");
    }
    
    Serial.println("'");
  }

  Serial.println("Read Complete.");
}

void loop() {
}


void writeEEPROM(unsigned int address, byte data) {
  Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDR);
  Wire.write((int)highByte(address));
  Wire.write((int)lowByte(address));
  Wire.write(data);
  Wire.endTransmission();
  delay(5);  // wait to complete the write cycle
}


byte readEEPROM(unsigned int address) {
  byte data;
  Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDR);
  Wire.write((int)highByte(address));
  Wire.write((int)lowByte(address));
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(EEPROM_ADDR, (byte)1);
  while (Wire.available() == 0)
    ;  // wait for data
  data = Wire.read();
  return data;
}

运行效果：