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管脚功能

A0 A2、A1、A0 为总线地址设置管脚，它们共同决定了芯片的总线地址：1 0 1 0 A2 A1 A0

A1 见 A0 引脚。

A2 见 A0 引脚。

GND 地

SDA I2C总线接口的数据信号，与SCL共同构成I2C总线接口。

SCL I2C总线接口的时钟信号，与SDA共同构成I2C总线接口。

WP 写保护引脚，高有效。当WP置"1"时，芯片处于只读状态。

VCC 电源

表(1)

AT24CXX的通信接口是标准的I2C接口。具有I2C接口的芯片可以挂接在I2C总线上，通过I2C总线与其它芯片交换数据。

I2C总线是双线总线，由两路信号线构成：时钟线SCL和数据线SDA。时钟线SCL用来传递同步时钟信号，数据线SDA用来以同步时钟信号的节拍传递数据信号。同时挂在I2C总线上的I2C接口可以有很多，这些接口以I2C总线地址加以区分。根据不同版本的协议，I2C总线地址有7位地址和10位地址之分。其中7位地址是在基本的I2C总线协议中定义的，10位地址则是在7位地址的基础上扩展而来。这里我们的目标是对EEPROM进行读写，所以内容仅限于7位地址的基本I2C协议范围。

图(2)

I2C接口对总线的高、低电平的驱动是有区别的。对低电平的驱动是强驱动，用MOS管来驱动；对高电平的驱动是弱驱动，用上拉电阻来驱动。于是，所有挂在I2C总线上的接口形成了"线与"的关系。这样，就从电路属性上保证了各个接口可以同时对总线加以驱动，而不用担心高、低电平之间发生短路的问题。总线上实际表现出的逻辑值，是所有接口输出的逻辑值的"与"运算。

I2C接口通过I2C总线交换数据的过程中，需要参与通信的接口分别扮演各自的角色。要完成一次通信，总线上需有1个接口作为Master端出现，其余的接口则是Slave端。当然，挂在总线上的I2C接口，由于物理设计原因，有些只能做Master端，有些只能做Slave端，有些则是可以在Master端和Slave端自动切换。每次通信总是由总线上的1个Master端接口发起，并由其对总线进行管理，Slave端则是被动的收发数据。当有多个Master端试图接管总线时，由仲裁机制决定哪个端口胜出，失败者自动切换回Slave模式，等待下一次机会。这里不对仲裁机制展开介绍，只考虑单一Master的总线通信情况。

当一个Master端口接管总线之后，总线的时钟信号由该端口发出。数据信号则根据传输方向而定，可以是Master端驱动，也可以是Slave端驱动。

每次数据交换，总是以总线的起始条件开始，以总线的停止条件结束。总线的起始条件和停止条件匀由Master端接口产生。起始条件是SDA信号在SCL信号的高电平期间发生一个下降沿跳变，停止条件则是SDA信号在SCL高电平期间发生一个升沿跳变。

图(3)

I2C总线上的数据传输是以8个数据位组成的字节为基本单位的。字节的各个数据位在总线上的传递次序是MSB在前，也就是先传高位，后传低位。每个数据位要在SCL信号的高电平期间保持稳定，数据位之间的切换发生在SCL信号的低电平期间。总线上每传送1个字节的数据，接收方要给出1个数据的应答，ACK或NACK。ACK代表要求继续传递下一个字节的数据，NACK则是表示不再需要下一个字节的数据。

图(4)

在Master端发出起始条件后，新的一次数据交换开始。紧随起始条件之后的第1个字是由Master端发出的。这个字节的高7位是Slave端的I2C总线地址，用于选择和哪个Slave接口进行通信。最低位是数据传输方向控制位，该位低电平代表随后的数据由Master端发送，由Slave端接收；高电平则代表随后的数据由Slave端发送，由Master端接收。

图(5)

每个Slave端I2C接口都会分配1个或多个I2C总线地址，Master端则根据总线地址选则与哪个Slave端接口通信。I2C协议中还规定了一些特殊的地址，如下：

地址 RW 描述

0000000 0 广播地址

0000000 1 起始字节

0000001 X CBUS地址

0000010 X 保留

0000011 X 保留

00001XX X HS主机模式

11111XX X 保留

11110XX X 10位从机寻址

AT24CXX有3个管脚用于设置该芯片的I2C总线地址的最低3位，而其地址的高4位固定为1010。在与单片机进行通信时，AT24CXX作为Slave端出现，而单片机则是Master端。

单片机向AT24CXX写入数据的总线数据流如图(6)所示。

图(6)

起始条件之后，第1个字节是I2C总线地址和传输方向控制位。控制位RW为0表示随后的数据是从单片机传送给AT24CXX的。再后面的两个字节是AT24CXX的存贮单元地址，告诉AT24CXX随后的数据存贮在哪里。最后一个字节是写入的数据。每当1个字节的数据传送完，AT24CXX送出1个ACK应答。全部数据传送完成之后，单片机发送1个停止条件，结束本次通信。

对于AT24CXX来说，也可以一次写入多个数据。在一次写入多个数据时，AT24CXX内部的存贮单元地址寄存器会在每写入一个字节数据后自动加1，新接收的数据则写到新的地址中去。需要注意的是，AT24CXX的存贮单元是按页来组织的，每页64个字节。当地址寄存器遇到了页的边缘的时候，新地址并不会指向下一页的起始，而是回到本页的起始。所以，如果一次写入的数据多于64个字节时，就会发生数据覆盖现象。最先写入的若干字节被覆盖掉，只保留了最后写入的64个字节。另外，AT24CXX并不会自动的从一个页的起始地址开始写入数据。所以，如果发给AT24CXX的地址不是一个页的起始地址，则数据会从给定的地址开始写入，在遇到本页边缘时再回到本页的起始地址。这样，最后写入的数据会保存在本页的前部。

图(7)

从AT24CXX中读回1个字节的数据的总线数据流如图(8)所示。所读回的数据的是当前AT24CXX内部地址寄存器所指向的存贮器单元的内容，读出后地址寄存器自动加1。

图(8)

如果想从指定的存贮单元的地址读数据，可按图(9)的时序操作。先发起一个写入操作，在传送完存贮器地址后重新以一个起始条件开始读出操作。这样，读出的数据就是所传入地址单元上的数据。

图(9)

当然，也可以一次读出多个数据。每读出一个字节的数据，AT24CXX内部的存贮单元地址寄存器会自动加1。这样，下一个读出的数据就是下一个地址单元的内容。与写入不同的是，在读出数据时，存贮单元地址寄存器的值会跨跃页的边缘，一直增大到整个存贮器的最高地址，然后回到0地址。所以，在读出操作时，可以一次读出多于64个字节的数据。

AT24CXX直接由89C52管理，其通信管脚与89C52的连接方式如下：

P1.4 ----> WP

P1.3 ----> SCL

P1.2 <---> SDA

注：89C52的P1.4管脚也兼作TLC0832的CS信号，所以AT24CXX和TLC0832不能在同一时间访问

启动读操作的示例代码如下：

char EEStartRead(void) { char Ack; SDA = 1; // 将数据线SDA置高 SCL = 1; // 将时钟线SCL置高 SCL = 1; // 重复3次是为了起到延时的作用 SCL = 1; // 以匹配I2C总线的速度 SDA = 0; // 在数据线SDA上产生1个下降沿 SDA = 0; // 实现起始条件 SCL = 0; // 将时钟线SCL拉低以便更新数据线上的数据位 // 数据线上的数据位只能在SCL低电平期间更新 SDA = 1; // 在数据线SDA上送出I2C地址的最高位 A6 = 1 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的次高位 A5 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 1; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A4 = 1 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A3 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A2 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A1 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A0 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 // 由于AT24CXX的A2、A1、A0管脚在硬件上都接地 // 所以对应的I2C地址的A2、A1、A0都是0 SDA = 1; // 在数据线SDA上送出"1"，表明是读操作 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 1; // 将SDA置"1"，以便接收数据，"1"是弱驱动 Ack = SDA; // 读回AT24CXX送出的应答位 // EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 // AT24CXX送出1位数据或释放数据线 return Ack; // 返加应答值，以便决定是否断续读操作 }

读一个数据页的示例代码如下：

void EEReadPage(unsigned char xdata * pBuf) { unsigned char x, y, z; for(x = 0; x < 64; x ++) // AT24CXX的数据页长64个字节 { SDA = 1; // 读数据前先把数据线置高，不对外强驱动 z = 0; // for(y = 0; y < 8; y++) // 读8个数据位构成1个字节 { z <<= 1; // 先左移1位，以便在最低位保存新有数据位 if(SDA != 0) z ++; // 读回的数位为"1"，则把接收数据的最低位置"1" EESclPulse(); // 产生1个时钟脉冲，让AT24CXX送出下1个数据位 } pBuf[x] = z; // 接收完1个字节，保存到缓冲区 if(x != 63) SDA = 0; // 不够64个字节，送出ACK继续接收 else SDA = 1; // 否则送出NACK不再接收 EESclPulse(); // 产生1个时钟脉冲 SDA = 1; } }

结束对AT24CXX访问的示例代码如下：

void EEStop(void) // 产生1个停止条件，结束当前的访问 { // 在这之前要确保AT24CXX已收到NACK从而释放SDA // 否则停止条件无法产生 SDA = 0; // 将SDA置"0"，以便产生上升沿 SCL = 1; // 将SCL置"1"，多次重复做延时 SCL = 1; SCL = 1; SCL = 1; SDA = 1; // 在SDA上产生1个上升沿 SDA = 1; // 构成停止条件，结束本次总线访问 }

启动写操作的示例代码如下：

char EEStartWrite(unsigned int Addr) { unsigned char n; char Ack; unsigned char AH = Addr>>8; unsigned char AL = Addr&0x00ff; SDA = 1; // 将数据线SDA置高 SCL = 1; // 将时钟线SCL置高 SCL = 1; // 重复3次是为了起到延时的作用 SCL = 1; // 以匹配I2C总线的速度 SDA = 0; // 在数据线SDA上产生1个下降沿 SDA = 0; // 实现起始条件 SCL = 0; // 将时钟线SCL拉低以便更新数据线上的数据位 // 数据线上的数据位只能在SCL低电平期间更新 SDA = 1; // 在数据线SDA上送出I2C地址的最高位 A6 = 1 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的次高位 A5 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 1; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A4 = 1 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A3 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A2 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A1 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出I2C地址的 A0 = 0 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 // 由于AT24CXX的A2、A1、A0管脚在硬件上都接地 // 所以对应的I2C地址的A2、A1、A0都是0 SDA = 0; // 在数据线SDA上送出"0"，表明是写操作 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 SDA = 1; // 将SDA置"1"，以便接收数据，"1"是弱驱动 Ack = SDA; // 读回AT24CXX送出的应答位 EESclPulse(); // 在时钟线SCL上产生1个时钟脉冲 if(Ack == 0) // 如果ACK应答，可以继续下一步 { for(n = 0; n < 8; n ++) { // 送出存贮器地址高8位，MSB在前 if(AH&0x80) SDA = 1; else SDA = 0; EESclPulse(); AH <<= 1; } SDA = 1; Ack = SDA; // 读回应答位 EESclPulse(); } if(Ack == 0) // 如果是ACK应答，可以继续 { for(n = 0; n < 8; n ++) { // 送出存贮器地址低8位，MSB在前 if(AL&0x80) SDA = 1; else SDA = 0; EESclPulse(); AL <<= 1; } SDA = 1; Ack = SDA; // 读回应答位 EESclPulse(); } return Ack; // 返回应答位，以便决定是否继续操作 }

写一个数据页的示例代码如下：

void EEWritePage(unsigned char xdata * pBuf) { unsigned char x, y; unsigned char ch; for(x = 0; x < 64; x ++) // AT24CXX的数据页长64个字节 { ch = pBuf[x]; // 从取缓冲区取出1个数据 for(y = 0; y < 8; y ++) // 以MSB在前的方式依次传送8个数据位 { if(ch&0x80) SDA = 1; else SDA = 0; EESclPulse(); ch <<= 1; } SDA = 1; // 发1个时钟脉冲，令AT24CXX送出应答位 EESclPulse(); } // 64个字节全部写完，返回 }

完整的范例程序可点击这里下载，范例程序的使用方法可参见：Hello World 程序