關(guān)于IIC總線

　　I2C總線：i2c總線是 Philips 公司首先推出的一種兩線制串行傳輸總線。它由一根數(shù)據(jù)線（SDA）和一根 時鐘線（SDL）組成。i2c總線的數(shù)據(jù)傳輸過程如圖3所示，基本過程為：

　　1、主機發(fā)出開始信號。

　　2、主機接著送出1字節(jié)的從機地址信息，其中最低位為讀寫控制碼（1為讀、0為寫），高7位為從機器件地址代碼。

　　3、從機發(fā)出認可信號。

　　4、主機開始發(fā)送信息，每發(fā)完一字節(jié)后，從機發(fā)出認可信號給主機。

　　5、主機發(fā)出停止信號。

　　I2C總線上各信號的具體說明：

　　開始信號：在時鐘線（SCL）為高電平其間，數(shù)據(jù)線（SDA）由高變低，將產(chǎn)生一個開始信號。

　　停止信號：在時鐘線（SCL）為高電平其間，數(shù)據(jù)線（SDA）由低變高，將產(chǎn)生一個停止信號。

　　應(yīng)答信號：既認可信號，主機寫從機時每寫完一字節(jié)，如果正確從機將在下一個時鐘周期將數(shù)據(jù)線（SDA）拉低，以告訴主機操作有效。在主機讀從機時正確讀完一字節(jié)后，主機在下一個時鐘周期同樣也要將數(shù)據(jù)線（SDA）拉低，發(fā)出認可信號，告訴從機所發(fā)數(shù)據(jù)已經(jīng)收妥。（注：讀從機時主機在最后1字節(jié)數(shù)據(jù)接收完以后不發(fā)應(yīng)答，直接發(fā)停止信號）。

　　注意：在I2C通信過程中，所有的數(shù)據(jù)改變都必須在時鐘線SCL為低電平時改變,在時鐘線SCL為高電平時必須保 持數(shù)據(jù)SDA信號的穩(wěn)定,任何在時鐘線為高電平時數(shù)據(jù)線上的電平改變都被認為是起始或停止信號。

　　作為一種非易失性存儲器（NVM），24系列EEPROM使用的很普遍，一般作為數(shù)據(jù)量不太大的數(shù)據(jù)存儲器。下面總結(jié)一下其應(yīng)用的一些要點。從命名上看，24CXX中XX的單位是kbit，如24C08，其存儲容量為8k bit，即1k Byte＝1024 Byte。

　　一、工作條件

　　1．工作電壓(VCC)

　　 24CXX： 4.5V－5.5V

　　 24CXX－W： 2.5V－5.5V

　　 24CXX－R： 1.8V－5.5V

　　2． 輸入電平定義(VIH,VIL)

　　 VIH：0.7VCC－VCC+1

　　 VIL：-0.45V－0.3VCC

　　二、硬件連接

　　1．上拉電阻RP的取值

　　 由于I2C總線電容要滿足小于400pf的條件。從以下波形可以看出，上拉電阻越大，總線的電容越小，可以實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸率就越大，可達400khz。

　　2．寫保護腳

　　 芯片寫保護腳是高電平有效，即WP接高電平時禁止寫入

　　3．地址腳

　　 24C01/24C02 三個地址腳（E0,E1,E2）都有效，24C04只有E2,E1有效，24C08只有E2有效，24C16三個地址腳都無效，如下圖所示，所謂地址腳無效是指不需要接入電路中(NC ，not connected)，其對應(yīng)的地址位要用來表示要操作的字節(jié)的高位地址。

　　24C32/24C64三個地址腳都有效；

　　24C128/24C256/24C512的地址腳E1和E0有效,其余為NC；

　　24C1024的地址腳E1有效，其余為NC。

　　三、尋址方式

　　1．器件地址

　　 當總線上連接多個I2C器件時，需要對器件進行尋址。器件地址如下表所示，其中E2,E1,E0是指三個引腳的狀態(tài)，取決于是接地還是接高電平，R/W為1則為讀操作，為0則為寫操作。A8,A9,A10,A16指的是所要操作的字節(jié)地址的高位，后面會提到。

　　 芯片 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0

　　 24C01/02/2 1 1 0 1 0 E2 E1 E0 R/W

　　 24C041 0 1 0 E2 E1 A8 R/W

　　 24C08 1 0 1 0 E2 A9 A8 R/W

　　 24C16 1 0 1 0 A10 A9 A8 R/W

　　 24C32/64 1 0 1 0 E2 E1 E0 R/W

　　 24C128/256/512 1 0 1 0 0 E1 E0 R/W

　　 24C1024 1 0 1 0 0 E1 A16 R/W

　　2.字節(jié)地址

　　 在對芯片內(nèi)的某一字節(jié)或一連續(xù)地址進行讀寫操作時，需要制定其地址或首字節(jié)的地址，不同芯片地址有不同的表示方式，如下表所示，其中有些芯片的地址位的高位存儲在器件地址中。

　　芯片 地址位數(shù) 地址范圍

　　24C01 bit7-bit0 0x00-0x7F

　　24C02 bit7-bit0 0x00-0xFF

　　24C04 A8,bit7-bit0 0x00-0x1FF

　　24C08 A9,A8,bit7-bit0 0x00-0x3FF

　　24C16 A10,A9,A8,bit7-bit0 0x00-0x7FF

　　24C32 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0xFFF

　　24C64 bit15-bit8，bit7-bit0 0x00-0x1FFF

　　24C128 bit7-bit0 0x00-0x3FFF

　　24C256 bit7-bit0 0x00-0x7FFF

　　24C512 bit7-bit0 0x00-0xFFFF

　　24C1024 A16,bit15-bit8,bit7-bit0 0x00-0x1FFFF

　　四、讀寫時序

　　 EEPROM一般在電路中做從器件，以下的發(fā)送和接收都是針對主器件說明的，開始和結(jié)束條件也是由主器件發(fā)出。

　　1、單字節(jié)寫操作

　　 START－>發(fā)送器件地址－>ack－>發(fā)送字節(jié)地址－>ack－>發(fā)送數(shù)據(jù)－>ack －> STOP

　　2、按“頁”寫操作，“頁”是指高位地址一樣一組數(shù)據(jù)，對于24C01/02/04/08/16,一頁數(shù)據(jù)為16字節(jié)，一頁指高四位地址一樣的一組數(shù)據(jù)。對于24C32/24C64，一頁數(shù)據(jù)為32字節(jié)，一頁指高11位地址一樣的一組數(shù)據(jù)。

　　 START－>發(fā)送器件地址－>ack－>發(fā)送頁首地址－>ack－>發(fā)送數(shù)據(jù)－>ack.........－> 發(fā)送數(shù)據(jù)－>ack －> STOP

　　3、隨機單字節(jié)讀操作

　　 START－>發(fā)送器件地址（寫）－>ack－>發(fā)送字節(jié)地址－>ack－>START－>發(fā)送器件地址（讀）－>ack－>接收數(shù)據(jù)－>noack－>STOP

　　4、當前單字節(jié)讀操作，“當前”指的是前面進行過讀操作，但是沒有STOP，芯片內(nèi)部“指針”指的字節(jié)即為“當前”字節(jié)。

　　 START－>發(fā)送器件地址（讀）－>ack－>接收數(shù)據(jù)－>noack－>STOP

　　5、隨機連續(xù)字節(jié)讀操作

　　 START －>發(fā)送器件地址（寫）－>ack－>發(fā)送字節(jié)首地址－>ack－>START－>發(fā)送器件地址（讀）－> ack－>接收數(shù)據(jù)－>ack－>接收數(shù)據(jù)－>ack.........接收數(shù)據(jù)(最后字節(jié)） －>noack－>STOP

　　6、當前連續(xù)字節(jié)讀操作

　　 START－>發(fā)送器件地址（讀）－>ack－>接收數(shù)據(jù)－>ack－>接收數(shù)據(jù) －>ack...............接收數(shù)據(jù)(最后字節(jié)）－>noack－>STOP

　　關(guān)于頁寫的道理。

　　 AT24Cxx系列的EEPROM為了提高寫效率，提供了頁寫功能，內(nèi)部有個一頁大小的寫緩沖RAM，地址范圍當然就是從00到一頁大小，發(fā)生寫操作時，開始送入的地址對應(yīng)的頁被選中，并將其內(nèi)容映像到緩沖RAM，數(shù)據(jù)從低端地址對應(yīng)的緩沖RAM地址開始修改，超過這個地址范圍就回到00，寫完后，就會把開始確定的EEPROM頁擦除，再把一整頁RAM數(shù)據(jù)寫入。所有寫數(shù)據(jù)都發(fā)生在開始寫地址時確定的頁上。

　　 如頁容量為128，一頁都是從00開始按128字節(jié)分成一個個的頁，0頁就是0~7F，1頁就是80~FF，類推，邊界就是128字節(jié)的整數(shù)倍地址。頁 RAM的地址范圍為7位00~7F，寫入時高端地址就是頁號。發(fā)生寫操作，開始送入的地址對應(yīng)的頁被鎖存，后續(xù)不論寫多少，都在這個頁中，只是一個頁內(nèi)的地址進行加一，超過就歸零開始。從F0開始寫32個字節(jié)，那么開始送入的地址為F0，就會鎖定在1號頁（第2個頁）上，底端7位頁內(nèi)部地址開始從70H開始寫，到達7F時回到00再到10H，也就是寫在了F0~FF，80~8F。也就是，從01開始寫也只能到7F，再往80寫就跑到00上去了，這就是寫操作的翻卷，datasheet上都有說明。就是從邊界前寫兩個字節(jié)也要分兩次寫。頁是絕對的，按整頁大小排列，不是從開始寫入的地址開始算。

　　 讀沒有頁的問題，可以從任意地址開始讀取任意大小數(shù)據(jù)，只是超過整個存儲器容量時地址才回卷。但一次性訪問的數(shù)據(jù)長度也不要太大。所以分頁的存儲器要做好存儲器管理，盡量同時讀寫的數(shù)據(jù)放在一個頁上。