eeprom AT24C512 i2c總線的特點 來自eeleader的博客

今天花費了一天時間，研究i2c總線的特點。因為我要用FPGA設計操作i2c總線的時序.i2c總線是常用的串行總線。我要操作的串行eeprom AT24C512。該EEPROM 容量是512KBIT，內部按照每頁128字節組織，總共是512頁。根據我的設計構思，准備使用PAGE WIRET 和隨機連續讀 兩種命令方式。讀寫准備按照頁方式進行。根據我上面的要求，我仔細研讀eeprom 手冊。下面我分享我讀書心得。

  第一點：芯片工作速度選擇： 根據AT24C512手冊可以知道，該款芯片的電壓工作可以為1.8V-5.0V ； 不同電壓等級I2C總線的最大工作速度不同。1.8V--最大工作速度fscl=100K; 2.7V----最大工作速度fscl=400K;5.0V----最大工作速度fscl=1000K. 在本案中，我要操作的AT24C512 電壓等級是3.3V. 因此，我定義fscl=200K(取最大速度的一半），保證時序。

 第二點：寫周期耗時間（Write Cycle Time)-Twr。 該參數也是編寫FPGA程序需要特別考慮一個時間。根據DATASHEET，該參數定義了從I2C總線停止位開始到數據真正寫到存儲區，EEPROM內部耗時。該參數與AT24C512的工作電壓有關。從DATASHEET可以看到，1.8V的芯片，該參數最大為20毫秒；2.7V和5V的芯片，該參數的最大時間為10毫秒。

 第三點：AT24C512支持讀寫操作方式：從DATASHEET可以看到，兩種寫方式和4種讀操作方式。

     1. 當前地址寫操作方式：

         EEPROM內部具有保持當前地址的寄存器。對當前地址進行寫操作時，不需要指定地址。只要單純給出寫指令和該地址數據即可。寫操作完成后，內部所保持的當前地址將自動進位。其時序圖如下：

         這是指定任意的地址（8位）寫人數據的方式。 起始字節的DEVSEL按照前面描述的起始數據的格式，位7～4是“1010”的固定模式，位操作（“1”）還是寫操作（“0”）。如果存儲器處於寫保護狀態（WC引腳為高電平等），則在接收地址之前一直返回ACK信號，對於之后傳輸的數據，則返回No-ACK信號。
　　數據發送完畢后，如果檢測出來自主機的結束條件，則EEP－ROM內部開始進行寫入操作。根據數據手冊可查出完成寫入操作所需要的時間。＋5V的產品需要5ms，其他的產品大約需要10ms左右的時間。
　　EEPROM內部的替換周期在進行過程中，即使發送下一個指令也將返回NoACK信號。因此，利用該NoACK信號就可判斷內部的操作是否完成。

    2. 頁地址寫操作方式

       頁面寫操作本身與字節寫是相同的。由於在存取后地址自動進位，因而可以按序發送1頁（16字節）以內的數據。實際上向存儲器單元的寫人操作，與字節寫相同，都是在檢測出結束條件后進行的，所以需要等待，直到操作結束，然后再進行下一個操作。其時序圖如下：

     

   3. 當前地址讀操作方式

       E EPROM 內部具有保持當前地址的 寄存器 。讀取當前地址的數據時，不需要指定地址。只要單純給出讀指令就可讀出數據。讀取完畢后，內部所保持的當前地址將自動進位。其時序圖如下：

     

    4. 指定地址讀操作方式（隨機讀）

       隨機讀是由主機指定任意的地址讀取的。利用寫指令設定地址，如果賦予讀指令則可以讀出當前地址。所以，與字節寫操作時相同，在第1字節的數據后面給出地址。在這里，一旦發送出數據就成為寫操作，在此設置開始條件，取消向寫操作的遷移而發出讀指令，將從事先設定的地址中讀出數據。此時，DEVSEL數據（前7位數據）必須設定與最初寫指令所發送的相同的值。時序圖如下：

   

    5.指定地址順序讀操作方式（順序讀）

     在當前地址讀操作之后，如果主機返田ACK信號，則為順序讀模式，器件將准備下一個地址的數據，主機取回該數據。一旦到達要讀出的最終地址，主機將返回NoACK信號，通知器件這已是最后的數據。    

   

    6.指定地址順序隨機讀操作方式（順序隨機讀）

    當指定任意地址、希望由此連續讀出數據時，可利用該模式。只要認為這是與對應於當前讀的順序讀相同的模式即可。 
　　順序隨機讀模式與隨機讀同樣進行讀操作，接收到數據后如果是ACK應答，則器件將准各下一個地址的數據；如果是最終數據，則返回NoACK信號，結束數據的傳輸。時序圖同上

第4點：數據傳遞時序。I2C總線，所有操作時序都遵循這個原則：高電平，取數據；低電平，不取數據。所有對於所有時序編程來說，要求在低電平准備好數據，然后高電平傳遞。時序圖如下：

    

第5點：IO總線操作。對應FPGA IO總線操作技巧一定要處理好。

          個人認為：掌握好以上5點，用CPU編程操作I2C總線一點是一點問題都沒有！

           特別要注意一點：接收到EEPROM響應（ACK后),不要下一個時鍾周期就給數據總線給高電平,這樣會造成總線沖突!