STC15W4K32S4系列单片机应用

AT24Cxx系列产品是串行E²PROM存储器，是Philips公司生产的典型I²C总线接口器件，具有掉电记忆功能，广泛应用于汽车电子、水表、电表、煤气表和电视机等电子产品中，用作为数据保存。

1.AT24Cxx存储器的主要特性

AT24Cxx系列产品是典型的I²C总线接口器件，包含很多种型号，主要特性是：具有字节写入方式和页写入方式，允许在一个写周期内同时对一字节到一页字节数据编程写入，一页的大小取决于片内页寄存器的大小；可用于电擦写，功耗很低，供电电压可在1.8～5.5V之间；1.8V供电时最高传输速率达100kHz，2.7V或5V供电时传输速率达400kHz，AT24C128/256/512在5V供电时最大速率达1MHz；抗干扰能力强，噪声保护施密特触发输入技术和ERS最小达到2000V。AT24Cxx系列产品的主要特性见表12-4。

表12-4 AT24Cxx系列串行E²PROM存储器主要特性一览表

（续）

2.引脚功能与地址选择

AT24Cxx系列串行E²PROM存储器采用了DIP8封装形式，各引脚功能如下：

A0、A1、A2：地址输入端，三位地址选择线允许在I²C总线上最多可并联8个芯片。

SCL：I²C总线的时钟线。

SDA：I²C总线的数据线。

WP：写保护端，当接到V_CC时，片内单元被写保护（只读），在实际中可接地。

V_CC、GND：电源，可以接3.3V或5V供电。

AT24Cxx存储器含三位地址线，按照Philips公司I²C总线规定分配器件的地址。对于AT24C01/02/04/08/16的E²PROM存储器，对片内存储空间地址采用了一个8位的WordADR字节寻址，因此最大字节寻址范围为256B。然而除AT24C01/02外，其他器件都大于256B，如AT24C08的容量为8kbit共1024B地址空间，应提供2¹⁰=1024B的寻址空间。因此，必须解决芯片高端地址空间的寻址问题。其解决的办法是：把芯片引脚地址线（A2、A1、A0）作为存储空间的高端页地址（即A8、A9、A10），也就是把器件地址引脚作为片内存储器的高位地址（见表12-5）。当引脚地址作为页地址（或高位地址）后，该引脚在系统中不能再作为器件地址使用。

表12-5 AT24Cxx系列E²PROM的字节地址

AT24C32/64/128/256/512/1024的E²PROM存储器，其片内存储空间寻址采用了一个16位的WordADR字节寻址，因此最大字节寻址范围为64KB。器件容量大多在可寻址范围内，AT24C32/64的A2、A1、A0作为器件地址，最多能够在I²C总线上连接8个AT24C32/64；AT24C128/256/512的A1、A0作为器件地址，A2悬空，最多能够连接4个AT24C128/256/512；AT24C1024只有A1作为器件地址，A2、A0悬空不用，最多能连接1个AT24C1024，见表12-5。

3.存储器的写操作

AT24Cxx系列存储器把地址空间按物理分页，支持按页写操作模式，即在一次写操作中可连续写入一页。由于每次写操作之后必须等待新的写周期开始，才能继续对E²PROM进行操作。所以，文件系统采用页写模式可大大提高写文件速度。

对E²PROM读/写数据前，需先发一字节的器件地址以选择芯片进行读/写。器件地址的高4位为固定值1010；A0～A2用于对多个E²PROM进行区分，对AT24Cxx不同型号，当A0～A2用于指示片内物理地址时，相应其值由访问地址决定；当引脚为NC，此时值置0；最后一位为读/写操作位，1表示读操作，0表示写操作。数据通信格式如图12-17所示。

图12-17 AT24C64读/写通信格式时序

AT24Cxx系列E²PROM存储器的写操作时序遵循I²C总线的操作时序要求，其写操作包括按字节写和按页写两种方式。(www.xing528.com)

（1）按字节写

按字节写操作是指向E²PROM存储器内指定的地址单元（Addr）写入1字节数据的操作。其数据格式如下：

（2）按页写

按页写操作是指向E²PROM存储器内指定的首地址（Addr）开始连续写入n字节页数据的操作。其数据格式如下：

AT24Cxx提供的按页写功能，即在存储器中设置的一定容量的数据寄存器，可以一次连续写入整页或不大于页字节的数据（各芯片的页字节大小见表12-4）。有了按页写功能，只要一次写入的字节数不大于页字节的数量，总线对E²PROM存储器的操作可视为对静态RAM的操作，但要求下一次的数据操作在5～10ms之后才可以进行，因此可以用E²PROM存储器代替RAM作为外部数据存储器使用。

在按页写方式时，如果写入数据超出该物理页边界，则超出数据将重新写入到页首地址，即覆盖之前所写数据，形成地址空间“翻卷”现象。因此，如果要写入整页，必须计算好起始地址，当写入地址递增遇到页边界时，可以在软件中进行高位地址的加1操作。

4.存储器的读操作

AT24Cxx系列E²PROM存储器的读操作与写操作基本相同，只是对E² PROM存储器每读1字节，地址自动加1。由于数据地址寄存器提供的地址空间与已写数据寄存器的空间相同，因此地址指针也会出现“翻卷”现象。在读操作时也要注意页起始地址的计算。

AT24Cxx存储器的读操作为I²C总线的主接收方式，停止前应由主控器发送一个非应答信号。AT24Cxx存储器的读操作分为当前地址读、指定地址读和序列读三种操作方式。

（1）当前地址读操作

当前地址读操作是不指定字节地址（Addr）的读操作，读出的内容为当前地址的数据。当前地址是片内地址寄存器中的内容，每完成1字节操作，地址自动加1。如果当前操作后的地址加1使地址寄存器溢出，则下一个的读操作“翻卷”到该页的第一个地址单元。当前地址读操作的数据格式如下：

（2）指定地址读操作

指定地址读操作是指从E²PROM存储器内指定的地址单元（Addr）读出1字节数据的操作。若要给定一个地址，必须先进行1字节地址的写操作，然后再转为读操作，读出1字节。数据格式如下：

（3）序列读操作

序列读操作是指从E²PROM存储器内指定的首地址（Addr）开始连续读出n字节数据的操作。其数据格式如下：

序列读操作的字节数据首地址也可以是当前地址。

序列读操作是读出存储器中当前地址或指定地址的多字节内容，也有可能出现“翻卷”现象。存储器的读/写时序如图12-17所示。