16. STM32-I²C EEPROM DataSheet

上一篇介绍过了I2C的基本原理以及相关的函数，这一篇会介绍EEPROM来做为I2C实作的示范。

什麽是EEPROM?

全名是电子抹除式可复写唯读记忆体，他是一种唯读记忆体(ROM)可以透过程序去多次的写入资料，同时断电後不会清出资料。如果需清除资料可以在特定电压下来清除资料，重新的写入。

这一次使用的是AT24C256B EEPROM，它的特点如下

• 使用I2C介面
• 储存容量256kbit (1 page 32K * 8)
• 硬体写入保护

接下来来看一下脚位如何连接:

• VCC : 连接5V
• WP : 写入保护 可以不用接(WP = 1 禁止写入)
• SCL : 时钟线 连接到开发板上的SCL (PB6)
• SDA : 资料线 连接到开发板上的SDA (PB7)
• A0 A1 A2 : 每一个I2C设备都有它专属的地址在这为 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W，假设都不接的话地址为 1 0 1 0 0 0 0 R/W
• GND : 接地

时序

• 资料有效性 : 当SCL = 1时资料稳定 SDA不可更动 ; SCL = 0时资料混乱可进行资料交换
  
• 起始与结束信号
  

//I2C Start
SDA = 1;
delay();
SCL = 1;
delay();
SDA = 0;
delay();
SCL = 0;
delay();

//I2C Stop
SDA = 0;
delay();
SCL = 1;
delay();
SDA = 1;
delay();

• ACK : 下图可以看到当EEPROM在接收到完整8bit讯息後，会在第9个bit去输出ACK。
  

设备地址

上图是AT24C256B的设备地址，前面有提到前4bit是设备固定的地址无法更动。可以更动後方A2-A0来改变地址，最多可以接上8个。

R/W : 指的是Read / Write 会接续在地址後方，透过R/W bit 可以告知EEPROM这一次的指令是要读取还是写入资料。 ( R = 1 , W = 0)

如何对AT24C256B写入

• Byte write : 一次只写入一个byte的资料量
  
  上图为Byte Write的说明我们把它拆解成以下步骤 :

1. 先发送起始信号
2. 设备定址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0)，因为是写入所以最後的R/W会是0。
3. 输出一个ACK (这时Master可以去读取看看有没有ACK的回覆)
4. 接上第一个写入地址
5. ACK
6. 第二个写入地址
7. ACK
8. 要写入的资料
9. ACK
10. 结束信号

这边先说明一下写入地址是什麽?

上图可以看到AT24C256B的储存空间是分为512页且每一页有64Byte。

First word address : 可以把它理解成页数

Second word address : 可以把它理解成第几页当中的第几个字

根据上面说的 512页*64个字，而两地址总共为15bit。(0-511)(0-63)

2^9 = 512页 2^6 = 64个字所以在Second Word Address低6bit就是页内地址而其余的就是页数地址。

举例来说假如我们要写第3页的第2个位置就会是 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0

• Page Write : 一次写入一整页的64bytes
  
  上图为Page Write的说明我们把它拆解成以下步骤 :

1. 先发送起始信号
2. 设备定址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0)，因为是写入所以最後的R/W会是0。
3. 接上第一个写入地址
4. ACK
5. 第二个写入地址
6. ACK
7. 持续写入n资料(0≤n≤63)，每一笔资料会接一个ACK
8. 停止信号

这边要注意假设原先这一页已有资料，後续超过的资料将覆盖到同页前面的资料并不会换页。

如何对AT24C256B读取

读取分为三种方式: 当前地址读取、随机地址读取、顺序读取

• 当前地址读取 : AT24C256B会保存上一次读or写的地址，透过这个方式会去读取n+1的位置。要注意假设是该页最後一个位置会翻转地址回到第一个地址。举例来说假设上次写入 0 page 1 word 那使用当前地址读取就会读到0 page 2 word的资料。
  

1. 先发送起始信号
2. 接上设备地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因为读取所以最後的R/W会是1。
3. ACK
4. 这时会带回该地址的资料
5. NACK (SDA = 1)
6. 发送停止信号

• 随机地址读取 : 下图有一段是Dummy Write 在这过程其实是去写入一个地址改变AT24C256B所储存的上一次读写地址，接着透过当前地址读的方法读取资料。
  

1. 先发送起始信号
2. 设备地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0 )，因为是写入所以最後的R/W会是0。(要写入地址资料)
3. ACK
4. 写入一个地址去改变AT24C256B的上一次地址
5. ACK

上方5个步骤是Dunny Write的拆解

6. 再发送一次起始信号(开始当前位置读的步骤)
7. 设备地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因为读取所以最後的R/W会是1。
8. ACK
9. 带回读取到的资料
10. NACK
11. 结束信号

• 连续读取 : 启动方式由随机地址读取与当前地址读取来启动，当每读到一笔资料回覆给EEPROM一个ACK，就可以持续读取资料。同样当读取到最後一笔时会把地址翻转回第一个。
  

1. 起始信号
2. 设备地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0 )，因为是写入所以最後的R/W会是0。
3. ACK
4. 写入页地址
5. ACK
6. 页内地址
7. ACK
8. 再发送一次起始信号
9. 设备地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因为读取所以最後的R/W会是1。
10. ACK
11. 只要有ACK就持续读取资料，当要停止时则由MCU发送一个NACK
12. 结束信号