eeprom的存储原理

andi · 发表于 2004-12-16 01:25:00

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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);

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