【0005-1】I2C驱动之E2PROM裸板篇

1.I2C总线协议

1.1 I2C总线的概念

1.2 I2C硬件原理图

 

【术语】

【发送器】：任何将数据传送到SDA总线的器件是发送器；

【接收器】：任何从SDA接收数据的器件是接收器；

     因此，在主从结构中，处理器和EEPROM都会充当发送器和接收器的角色；

但是数据的接收还是发送的模式是由主控制器控制的；

【主控制器】：提供数据的传送、总线的串行时钟、开始（S）和停止（P）信号；

【ACK信号（握手/应答）】：每次数据传送成功之后，接收器都要发出ACK信号；

 

　　在第9个SCLK时钟信号产生时，接收器将SDA拉低，通知发送器，已经收到8位数据；

　　如果EEPROM接收到的信号是写操作，每接收到一字节的数据就发送一个ACK信号；

　　如果EEPROM接收到的信号是读操作，则EEPROM发送一字节的数据，释放总线，等待主控制器的ACK信号；

　　如果收到主机控制器的ACK信号，则继续发送一字节数据，并等待主机控制器的ACK信号，直到所有的数据发送结束；

　　如果接收到主控制的非ACK信号，则结束数据传输，等待主机控制器的停止(P)信号；

【注】在EEPROM执行写操作时，一旦主机发送停止位指示主机操作结束时，EEPROM内部启动内部写周期，应答查询立即启动。在EEROM执行内部写操作时，不会发送应答ACK信号。

 【起始信号（S）】

　　①SCLK时钟线保持高电平，SDA数据线从高到低的跳变作为I2C总线的起始信号（S）。 

  　　

　　②起始信号必须在所有操作命令之前发送。

　　③EEPROM会一直监视SDA和SCLK电平信号条件，满足条件才会响应。

　　④起始信号由主控制器发送。

【停止信号（P）】

　　①SCL时钟保持在高电平期间，SDA电平从低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。

      ②停止信号由主控制器发送。

 【读写控制位】

　　①在地址数据的第8时钟发出读/写信号位。

　　②“1”表示对从器件读。“0”表示对从器件写。

【I2C协议说明】

　　①只有在总线非忙时才可以进行数据传送。

　　②在数据传送时，当SCL时钟线为高电平，SDA线必须为固定状态，不能跳变。

　　　　SDA数据线的跳变只能在SCL的低电平期间。

 

　　③在SCL为高电平期间，SDA的任何跳变都会被作为起始信号（S）或者停止信号（P）。

 

2. EEPROM的使用

2.1  认识EEPROM

【管脚描述】

【SDA】串行数据/地址输入脚

　　双向串行数据/地址引脚，用来输入数据。

　　该极为漏极开路输出，因为需要接上拉电阻。（在实际的原理图并没有接上拉电阻，在程序中使能了CPU内部的上拉电阻）

【SCLK】串行时钟引脚

　　在串行数据输入输出时输入参考时钟。在主从结构的I2C通信中，时钟的控制输出是主设备（此处是ARM处理器）。

【WP】 写保护

　　接高电平则EEPROM处于写保护状态，只读；

　　接低电平或者悬空则处于可读写状态；一般的接法是直接接GND；

【A0-A2】地址引脚

　　从机地址共8位构成，高4位固定为1010，之后的3位为EEPROM内部存储地址；

　　对于AT24C08，3位中的第1位（A2）无意义，第2-3位（P1P0）表示地址高位；

 

AT24C08A, 8K SERIAL EEPROM: The 8K is internally organized with 4 blocks of 256 pages of 4-bytes each.Random word addressing requires a 10 bit data word address.

I2c本身设备地址的计算：

　　前四位的定值：1010 + 后三位的不定值定义为000 = 0x50;

AT24C08：

【存储空间】8Kb,即1KB，1K字节；

其中：

1片包含有4 block，

1block 包含有256page，

1page的空间大小是4B;

1KB = 8Kb = 4 block * 256page * 4B;

 

 

2.2 EEPROM之写操作

【写操作之单字节写】

 

 

【写操作之页写】

 

 

2.3 EEPROM之读操作（比写操作稍微复杂）

 

 【当前（current）地址读】

 

【注】在立即地址读，从机收到地址之后，首先发送的是一个应答信号，再次发送8位一字节数据。主机不需要发送ACK信号，但是要产生一个停止信号。

 

 【选择地址读】

 

【连续读】

【注】

①主机是否会发送ACK信号是判断是连续读还是当前地址读/选择字节读的依据（因为在当前地址读/选择字节读时，主机接收到读的数据之后不会发送ACK信号）。

②从机到底需要连续发送多少数据是根据主机的ACK信号的个数决定的。一个主机的ACK信号对应着从机的一个字节的数据。

 

 

 【问】

【1】需要将内部上拉，但是上拉的代码如下：

 

/* 禁止内部上拉--端口 E 控制寄存器
* bit[12:15]= 1100 0000 0000 0000
* c = 1100;
* bit[13:12]= 00;
* bit[15:14]= 11;
* OzTaking 管脚设置不正确；
* [13:0]--1：禁止附加上拉功能到相应端口引脚
* e.g:
rGPEUP |= 3<<14; //Pull-up disable
*/
GPEUP |= 0xc000;

 为什么？

=======================

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 EEPROM硬件原理图