🎀 文章作者：二土电子
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一、AT24C02简介
AT24C01/02/04/08/16...是一个1K/2K/4K/8K/16K位电可擦除PROM，内部含有128/256/512/1024/2048个8位字节，AT24C01有一个8字节页写缓冲器，AT24C02/04/08/16有一个16字节页写缓冲器。电压可允许低至1.8V，待机电流和工作电流分别为1uA和1mA。该器件通过I2C总线接口进行操作，这里就不再对IIC做详细介绍了，具体可见外设系列OLED篇。
二、AT24C02引脚
三、AT24C02寻址
使能芯片读写操作后，EEPROM都要求有8位的器件地址信息。
器件地址信息由"1"、"0"序列组成，前4位对于所有串行EEPROM都是一样的。对于24C02/32/64，随后3位A2、A1和A0为器件地址位，必须与硬件输入引脚保持一致。
四、AT24C02读/写操作
4.1 AT24C02写操作
写操作要求主设备发送器件地址，收到应答信号后，先接收8位的字地址。接收到这个地址后EEPROM应答"0"（ACK），然后再是一个8位数据。在接收8位数据后，EEPROM应答"0"（ACK），接着必须由主器件发送停止条件来终止写序列。时序图如下
24C02器件按8字节/页执行页写，24C04/08/16器件按16字节/页执行页写，24C32/64器件按32字节/页执行页写。页写初始化与字节写相同，只是主器件不会在第一个数据后发送停止条件，而是在EEPROMEEPROM收到每个数据后都应答“0”。最后仍需由主器件发送停止条件，终止写序列。
接收到每个数据后，字地址的低3位 (24C02) 或4位(24C04/08/16) 或5位(24C32/64)内部自动加1，高位地址位不变，维持在当前页内。当内部产生的字地址达到该页边界地址时，随后的数据将写入该页的页首。如果超过8个 (24C02) 或16个 (24C04/08/16) 或32个(24C32/64) 数据传送给了EEPROM，字地址将回转到该页的首字节，先前的字节将会被覆盖。
4.2 AT24C02读操作
AT24C02的读操作有三种，分别是当前地址读，随机读和顺序读。
- 当前地址读
内部地址计数器保存着上次访问时最后一个地址加1的值。只要芯片有电，该地址就一直保存当读到最后页的最后字节，地址会回转到0。当写到某页尾的最后一个字节，地址会回转到该页的首字节。接收器件地址(读/写选择位为"1") 且EEPROM应答ACK后，当前地址的数据就随时钟送出。主器件无需应答"0"，但需发送停止条件。当前地址读操作时序图如下
- 随机读
随机读需先写一个目标字地址，一旦EEPROM接收器件地址和字地址并应答了ACK，主器件就产生一个重复的起始条件。然后，主器件发送器件地址(读/写选择位为"1") ，EEPROM应答ACK，并随时钟送出数据。主器件无需应答"0"，但需发送停止条件。这里的随机读就是读取任意一个字地址的数据，并不是随即返回一个数据的意思。随机读时序图如下
- 顺序读
顺序读可以通过“当前地址读”或“随机读”启动。主器件接收到一个数据后，应答ACK。只要EEPROM接收到ACK，将自动增加字地址并继续随时钟发送后面的数据。若达到存储器地址末尾，地址自动回转到0，仍可继续顺序读取数据。主器件不应答"0"，而发送停止条件，即可结束顺序读操作。顺序读时序图如下
五、AT24C02程序
这里给出一个AT24C02的程序，仅供参考
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Init
* 函数功能 : IIC初始化
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(IIC_SCL_PORT_RCC|IIC_SDA_PORT_RCC,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SCL_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(IIC_SCL_PORT,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;
GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : SDA_OUT
* 函数功能 : SDA输出配置
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void SDA_OUT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : SDA_IN
* 函数功能 : SDA输入配置
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void SDA_IN(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Start
* 函数功能 : 产生IIC起始信号
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(6);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Stop
* 函数功能 : 产生IIC停止信号
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();//sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
IIC_SCL=1;
delay_us(6);
IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(6);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Wait_Ack
* 函数功能 : 等待应答信号到来
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1，接收应答失败
0，接收应答成功
*******************************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 tempTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;
delay_us(1);
IIC_SCL=1;
delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
tempTime++;
if(tempTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Ack
* 函数功能 : 产生ACK应答
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_NAck
* 函数功能 : 产生NACK非应答
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Send_Byte
* 函数功能 : IIC发送一个字节
* 输 入 : txd：发送一个字节
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
if((txd&0x80)>0) //0x80 1000 0000
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Read_Byte
* 函数功能 : IIC读一个字节
* 输 入 : ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
* 输 出 : 应答或非应答
*******************************************************************************/
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
u8 i,receive=0;
SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck();//发送nACK
else
IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Init
* 函数功能 : AT24CXX初始化
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Init(void)
{
IIC_Init();//IIC初始化
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_ReadOneByte
* 函数功能 : 在AT24CXX指定地址读出一个数据
* 输 入 : ReadAddr:开始读数的地址
* 输 出 : 读到的数据
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址
}
else
{
IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
}
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式
IIC_Wait_Ack();
temp=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return temp;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_WriteOneByte
* 函数功能 : 在AT24CXX指定地址写入一个数据
* 输 入 : WriteAddr :写入数据的目的地址
DataToWrite:要写入的数据
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
}
else
{
IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
}
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();//产生一个停止条件
delay_ms(10);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_WriteLenByte
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据
用于写入16bit或者32bit的数据
* 输 入 : WriteAddr :写入数据的目的地址
DataToWrite:要写入的数据
Len :要写入数据的长度2,4
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len)
{
u8 t;
for(t=0;t<Len;t++)
{
AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr+t,(DataToWrite>>(8*t))&0xff);
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_ReadLenByte
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据
用于读出16bit或者32bit的数据
* 输 入 : ReadAddr :开始读出的地址
Len :要读出数据的长度2,4
* 输 出 : 读取的数据
*******************************************************************************/
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len)
{
u8 t;
u32 temp=0;
for(t=0;t<Len;t++)
{
temp<<=8;
temp+=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr+Len-t-1);
}
return temp;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Check
* 函数功能 : 检查AT24CXX是否正常
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:检测失败，0:检测成功
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_Check(void)
{
u8 temp;
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);//避免每次开机都写AT24CXX
if(temp==0x36)return 0;
else//排除第一次初始化的情况
{
AT24CXX_WriteOneByte(255,0X36);
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);
if(temp==0X36)return 0;
}
return 1;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Read
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
* 输 入 : ReadAddr :开始读出的地址 对24c02为0~255
pBuffer :数据数组首地址
NumToRead:要读出数据的个数
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
{
while(NumToRead)
{
*pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);
NumToRead--;
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Write
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
* 输 入 : WriteAddr :开始写入的地址 对24c02为0~255
pBuffer :数据数组首地址
NumToRead:要读出数据的个数
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{
while(NumToWrite--)
{
AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);
WriteAddr++;
pBuffer++;
}
}
.h文件如下
// 核心板使用的是24c02，所以定义EE_TYPE为AT24C02
// 可修改成AT24CXX系列中的任意一个
#define EE_TYPE AT24C02
// IIC函数
void IIC_Init(void); // 初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void); // 发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void); // 发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd); // IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack); // IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void); // IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void); // IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void); // IIC不发送ACK信号
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr); //指定地址读取一个字节
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite); // 指定地址写入一个字节
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len); // 指定地址开始写入指定长度的数据
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len); // 指定地址开始读取指定长度数据
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite); // 从指定地址开始写入指定长度的数据
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead); // 从指定地址开始读出指定长度的数据
u8 AT24CXX_Check(void); // 检查器件
void AT24CXX_Init(void); // 初始化IIC
六、应用实例
给AT24C02写入一个数据，读取一次确认写入正常。注释掉写入程序，拔掉电源。一段时间后，插上电源再次读取之前写入时的地址的值，串口打印结果。AT24C02的初始化程序如下
AT24CXX_Init(); // AT24C02初始化
while(AT24CXX_Check()) //检测AT24C02是否正常
{
printf("AT24C02检测不正常!\r\n");
delay_ms(500);
}
printf("AT24C02检测正常!\r\n");
main函数如下
u8 gWData = 0xaa; // 准备要写入的数据
u8 gRData = 0xaa; // 存储读出的数据
int main(void)
{
Med_Mcu_Iint(); // 系统初始化
AT24CXX_WriteOneByte(0,gWData);
printf("写入的数据是：%d\r\n",gWData);
gRData = AT24CXX_ReadOneByte(0);
printf("读取的数据是：%d\r\n",gRData);
while(1)
{
}
}
串口打印结果如下
七、拓展应用
AT24C02这种掉电数据不丢失的特性，使得它可以存储一些重要数据。比如将一些校准数据写入AT24C02中，再次上电之后就不会丢失。或者用AT24C02记录开机次数等。这些原理与应用实例中的例子原理相同，这里就不再赘述了。
