andi 发表于 2004-12-16 01:25:00

eeprom的存储原理

24C256是具有I2C接口的512x64存储器,在数据的存储过程中遵循I2C协议必须的逻辑。
24C256是32K字节,32*8=256K位。(之前一直把这个搞错)
存储地址问题:
24C256的数据容量是32768,即可以存储的有效字节数。所以它的地址是16位整型数,有效范围是0~32768,数据字节为单位存储,在16位地址其中有效数据只有15位,低6(0~5)位地址表示的容量是0~63,然后连续的9(6~14)位地址表示页码的范围是0~511,在数据连续存储过程中,相同听页面内,存储地址自动完成累加过程;数据将从本页开始的地址重新开始覆盖已经存在的数据。例如,地址是63(二进制码111111)表示的是第0页的最后一个存储空间,地址64(二进制码1,000000)表示第1页最开始的存储空间。在当前存储地址是63时如果该器件处于连续存储模式下,数据将出错。
原因是什么呢?24C256支持数据的连续存储,最大的存贮数量是64即一页的内容,如果在地址选择上超过了这个限制,数据将会覆盖本页开始的位置重新存储,这就造成数据的错误,在使用上,虽然数据是分页存储的,但在形式上是连续数据,所以存储中不需要特意区分页地址和页内地址。
在连续存储中,尽管数据每次存储的数量小于64,数据也可能出错,例如每次存储数量为11,地址的变化是0,11,22,33,44,55,66-----,看上去没有什么问题,地址是按照每次11递增的,然而存储的结果还是出错了,原因是什么呢?在地址55开始的空间无法提供连续11个页内存储空间,当地址增加到63以后数据又从该页0地址重新开始,从而导致数据储存的错误。有效的解决办法是如果使用连续存储模式,地址的安排上要使存储块的大小为64,32,16,8,4,2此外都不能使用连续地址存储。如果数据采集的有效数据位小于64,比如每次结果是30字节,在连续存储模式下要按照32为单位存储,不足的字节补零处理。
对于I2C的存储一般情况下,先保留前面1个字节来保存一些界面、ID号、总音量等等,然后再从0x0400开始存储数据。

一):I2C必须知道的术语:
Transmitter :The device which sends data to the bus。
发送端:该设备发送数据到总线上
Receiver: The device which receives data from the bus
接收端:该设备从总线上接收数据
Master :The device which initiates a transfer,generates clock signals and terminates a transfer
主设备:该设备开始一个传输,生成时钟信号和终止一个传输。
Slave :The device addressed by a master
从设备:被主设备寻址的器件。
(单主设备只要知道上面的就行了,注:一个CPU外挂一个I2C的RTC,和一个I2C的EEPROM的系统也是一个单主设备。标准I2C允许多主机器件在总线上达成,连接多于一个微控制器到I2C 总线,可能性意味着超过一个主机可以同时尝试初始化传输数据。为了避免由此产生混乱,发展出一个仲裁过程。就有下面的名词)
Multi-master: More than one master can attempt to control the bus at the same time without corrupting the message。
Arbitration : Procedure to ensure that, if more than one master simultaneously tries to control the bus, only one is allowed to do so and the winning message is not corrupted。
Synchronization :Procedure to synchronize the clock signals of two or more devices。
二)I2C的数据传输速率(由芯唐科技提供的NUC系列资料得知):
总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s 在快速模式下可达400kbit/s 在高速模式,直至 1.0 Mbit/s 的增强高速模式。
三)明白I2C总线何时可以传输,如何启动一次数据传输:

当I2C总线处于空闲状态下,说明没有主机对总线发起传输请求(SCL 和SDA线同时为高),主机可以对总线发出起始信号。起始信号,通常表示为S-bit, 当SCL线为高时,SDA线上信号由高至低,标示总线上产生起始信号,新的传输开始。(注:当SCL为低电平时,SDA上的状态可以改变,当SCL为高电平时,SDA上的状态必须保持。如果改变,则对应了一个起始和结束状)
重复起始信号 (Sr) 。如果产生重复起始Sr 条件而不产生停止条件,总线会一直处于忙的状态。此时的起始条件S和重复起始Sr 条件在功能上是一样的.
四)标准I2C传输协议(就是CPU读或写一次I2C器件数据传输过程):
通常标准I2C传输协议包含四个部分
1) 起始信号或重复起始信号
2) 从机地址传输
3) 数据传输
4) 停止信号
   
(注意上图总共的Sr表示:重复起始信号,MSB在起始位后面表示是高位先发送,MSB:最高位)
知道了I2C传输协议的4大部分,下面先单独介绍其中第2部分(数据传输):
A)主机向从机“写”数据,过程是这样的:主机先向从机发送地址,然后写数据,这个过程传输方向未改变。

(注:由上图得出要明白以下信息:
上图的灰色和白色表示含义;
其中“acknowledge”表示应答信号;
masterA = acknowledge (SDA low) “低电平”表示有应答; /A = not acknowledge (SDA high)“高电平”表示无应答)
B)主机从从机“读”数据,过程是这样的:主机先向从机发送地址,然后从从机中读数据,这个过程传输方向发生改变。
   
(有上面两个图要明白以下信息:
地址传输:第一个字节的头7 位组成了从机地址,当发送了一个地址后,系统中的每个器件都在起始条件后将头7 位与它自己的地址比较,如果一样器件会认为它被主机寻址,从而当SCL第9个时钟沿时,在SDA上发出低信号作为应答。至于是从机接收还是从机发送,由RW位决定。
数据传输:当从机地址被成功识别,就可以根据RW所决定的方向,开始一字节以字节的数据传输,每字节最后带一个响应信号,如果从机上产生无响应信号(NACK), 主机产生停止信号,或者产生重复起始信号开始新一轮的数据传输。当主机作为接收器件时,发生无响应信号(NACK) ,从机释放SDA线,使主机产停止信号或重复起始信号.

五)I2C程序控制:下面主要通过模拟I2C方式控制,(因为很多cpu都有I2C内部控制模块,传输操作也都是对寄存器的读写操作,不方便理解I2C传输过程,这里特用模拟的方式控制更容易理解I2C通讯过程)

1)如果要启动I2C总线,当SCL为高电平时使SDA产生一个负跳变,可以利用下面的类似函数:
void I2C_Start(void)
{      
      SDA=1;
      SCL=1;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SDA=0;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SCL=0;
      DELAY(DELAY_TIME);
}
2)如果要终止I2C总线,当SCL为高电平时使SDA产生一个正跳变,可以利用下面的类似函数
void I2C_Stop(void)
{
      
      SDA=0;
      SCL=1;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SDA=1;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SCL=0;
      DELAY(DELAY_TIME);
}
3)如果要传输一个bit位:注意下图

(注:当SCL为低电平时,SDA上的状态可以改变,当SCL为高电平时,SDA上的状态必须保持。如果改变,则对应了一个起始和结束状)
(低位时)发送0,在SCL为高电平时使SDA信号为低
void SEND_0(void)   
{
      SDA=0;   
      SCL=1;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SCL=0;
      DELAY(DELAY_TIME);
}
(高位时)发送1,在SCL为高电平时使SDA信号为高
void SEND_1(void)
{
      SDA=1;
      SCL=1;
      DELAY(DELAY_TIME);
      SCL=0;
      DELAY(DELAY_TIME);
页: [1]
查看完整版本: eeprom的存储原理