I2C总线接口的EEPROM应用笔记

### I2C总线接口的EEPROM应用笔记 #### 概述与背景 EEPROM，全称为Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory（电可擦除可编程只读存储器），是一种非易失性存储器技术，其显著特点是能够通过电信号实现数据的擦除和写入。尽管它在速度和容量方面无法与RAM相媲美，但因其能够保存数据而不依赖电源，使其在嵌入式系统和微控制器应用中占有独特地位。 在众多EEPROM中，I2C总线兼容系列的EEPROM特别引人注目。I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由Philips（现NXP）开发的一种简单的双线通信协议，用于连接低速的集成电路，如EEPROM、实时时钟（RTC）、数字电位器等。I2C总线以其简洁性和高效性著称，只需两条线路即可完成数据的双向传输，大大简化了硬件设计。 #### AT24Cxx系列EEPROM特性详解 AT24Cxx系列EEPROM是由Microchip公司生产的一系列支持I2C总线的EEPROM芯片。它们提供了从1Kbit到512Kbit不等的存储容量，满足不同场景下的数据存储需求。该系列EEPROM具备以下特性： - **电压适应范围广泛**：支持从1.8V到5.5V的工作电压，适用于低电压和标准电压应用环境。 - **低功耗**：在保持高性能的同时，拥有较低的功耗，适合电池供电设备。 - **I2C总线兼容**：采用两线串行接口，遵循I2C协议进行双向数据传输，支持100kHz和400kHz两种通信速率。 - **写保护功能**：提供写保护管脚（WP），当该管脚连接至Vcc时，整个EEPROM被写保护，防止意外修改数据。 - **页写入模式**：支持32字节的页写模式，一次写入周期内可对1个字节到整页的若干字节进行编程写入，提高写入效率。 - **高可靠性**：可编程自定时写周期确保了数据写入的稳定性和可靠性；可读写1百万次，数据保存时间长达100年，确保了数据的持久性和稳定性。 #### 管脚描述及操作流程 AT24Cxx系列EEPROM提供标准的8脚DIP和SOIC封装。其主要管脚包括： - **SCL（Serial Clock Line）**：串行时钟输入，用于控制数据的发送和接收时序。 - **SDA（Serial Data Line）**：串行数据/地址输入/输出，双向传输端口，用于发送和接收数据及地址信息。 - **A0、A1、A2**：地址输入端，用于多器件并联时设定不同的设备地址，避免地址冲突。 - **WP（Write Protect）**：写保护输入，用于控制EEPROM的写入权限，当连接至Vcc时，设备处于写保护状态。 #### 器件操作 在使用AT24Cxx系列EEPROM时，需遵循特定的操作流程： 1. **开始条件（Start Condition）**：主器件通过在SCL为高时将SDA从高电平切换至低电平来启动数据传输。这标志着一次通信的开始。 2. **应答信号（Acknowledge Signal）**：每次成功接收一个字节数据后，接收方需在第9个时钟周期内将SDA线拉低，以发送一个应答信号（ACK），确认数据已正确接收。若接收方未发送应答信号，则发送方需重传数据直至接收到应答。 3. **结束条件（Stop Condition）**：在完成数据传输后，主器件需通过在SCL为高时将SDA从低电平切换至高电平来发送结束信号，终止通信。 I2C总线接口的EEPROM应用，尤其是AT24Cxx系列，在嵌入式系统中扮演着重要角色，其独特的特性和操作流程为设计者提供了灵活而可靠的数据存储解决方案。