串行E2PROM是可在線電擦除和電寫入的存儲器，具有體積小、接口簡單、數據保存可靠、可在線改寫、功耗低等特點，而且為低電壓寫入，在單片機系統中應用十分普遍。
串行E2PROM按總線形式分為三種，即I2C總線、Microwire總線及SPI總線三種。
一、I2C總線型 I2C總線，是INTER INTEGRATED CIRCUIT BUS的縮寫，即“內部集成電路總線”。I2C總線采用時鍾(SCL)和數據(SDA)兩根線進行數據傳輸。
1 引腳
SDA是串行數據腳。該腳為雙向腳，漏極開路，用於地址、數據的輸入和數據的輸出，使用時需加上拉電阻。
SCL是時鍾腳。該腳為器件數據傳輸的同步時鍾信號。
SDA和SCL腳均為施密特觸發輸入，並有濾波電路，可有效抑制噪聲尖峰信號，保證在總線噪聲嚴重時器件仍能正常工作。
在單片機系統中，總線受單片機控制。單片機產生串行時鍾(SCL)，控制總線的存取，發送STRAT和STOP信號。
2 總線協議
僅當總線不忙(數據和時鍾均保持高電平)時方能啟動數據傳輸。
在數據傳輸期間，時鍾(SCL)為高電平時數據(SDA)必須保持不變。在SCL為高電平時數據線(SDA)從高電平跳變到低電平，為開始數據傳輸(START)的條件，開始數據傳輸條件后所有的命令有效；SCL為高電平時，數據(SDA)從低電平跳變到高電平，為停止數據傳輸(STOP)的條件，停止數據傳輸條件后所有的操作結束。
開始數據傳輸START后、停止數據傳輸STOP前，SCL高電平期間，SDA上為有效數據。
字節寫入時，每寫完一個字節，送一位傳送結束信號ACK，直至STOP；讀出時，每讀完一個字節，送一位傳送結束信號ACK，但STOP前一位結束時不送ACK信號。
3 器件尋址
START后，單片機發送一個控制字，該控制字包括Start位(S)、受控地址7位，讀寫(R/W)選擇位(“1”為讀，“0”為寫)及傳送結束位ACK。
4 寫操作
單片機送出開始信號后，接着送器件碼(7位)、R/W位(“0”)，表示ACK位后面為待寫入數據字節的字地址和待寫入數據字節，然后結束一個字節的寫入。即S＋寫控制字(R/W位為“0”)＋ACK(“0”)＋字地址＋ACK(“0”)＋寫入數據＋ACK(“0”)＋STOP。
5 讀操作
讀操作有三種，讀當前地址的內容、讀指定地址的內容、讀指定起始地址后的若干字節的內容。 讀當前地址的內容為：S＋讀控制字(R/W位為“1”)＋ACK＋讀出數據＋no ACK＋STOP 讀指定地址的內容為：S＋寫控制字(R/W位為“0”)＋ACK＋寫入數據＋ACK＋讀控制字(R/W位為“1”)＋ACK＋讀出數據＋no ACK＋STOP 讀指定起始地址后的若干字節的內容為：S＋寫控制字(R/W位為“0”)＋ACK＋寫入數據＋ACK＋讀控制字(R/W位為“1”)＋ACK＋讀出數據(1)＋ACK＋……＋讀出數據(n＋x)＋noACK＋STOP 24XX系列串行E2PROM存儲芯片與單片機硬件接口只有SCL和SDA兩根線，非常簡單
二、Microwire總線型 Microwire總線采用時鍾(CLK)、數據輸入(DI)、數據輸出(DO)三根線進行數據傳輸，接口簡單。Microchip公司的93XXX系列串行E2PROM存儲容量從1k bit(×8/×16)至16k bit(×8/×16)，采用Microwire總線結構。產品采用先進的CMOS技術，是理想的低功耗非易失性存儲器器件。
1 引腳
93XX系列串行E2PROM的產品很多，附圖是93AA46型1k 1.8V Microwire總線串行E2PROM的引腳圖。 CS是片選輸入，高電平有效。CS端低電平，93AA46為休眠狀態。但若在一個編程周期啟動后，CS由高變低，93AA46將在該編程周期完成后立即進入休眠狀態。在連續指令與連續指令之間，CS必須有不小於250ns（TCSL)的低電平保持時間，使之復位(RESET)，芯片在CS為低電平期間，保持復位狀態。 CLK是同步時鍾輸入，數據讀寫與CLK上升沿同步。對於自動定時寫周期不需要CLK信號。 DI是串行數據輸入，接受來自單片機的命令、地址和數據。 DO是串行數據輸出，在DO端需加上拉電阻。 ORG是數據結構選擇輸入，當ORG為高電平時選×16結構，ORG為低電平時選×8結構。
2 工作模式 根據單片機的不同命令，93AA46有7種不同的工作模式，附表給出在ORG=1(×16結構)時的命令集(表中“S”為Start位)。ORG=0(×8結構)，除在地址前加A6位或在地址后加一位“X”外，其余與附表相同。
三、 SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基於SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入），SDO（數據輸出），SCK（時鍾），CS（片選）。
（1）SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
（2）SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
（3）SCLK – 時鍾信號，由主設備產生
（4）CS – 從設備使能信號，由主設備控制
其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。
接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時鍾線存在的原因，由SCK提供時鍾脈沖，SDI，SDO則基於此脈沖完成數據傳輸。數據輸出通過 SDO線，數據在時鍾上升沿或下降沿時改變，在緊接着的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鍾信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數據的傳輸。
要注意的是，SCK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基於SPI的設備中，至少有一個主控設備。這樣傳輸的特點：這樣的傳輸方式有一個優點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCK時鍾線由主控設備控制，當沒有時鍾跳變時，從設備不采集或傳送數據。也就是說，主設備通過對SCK時鍾線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數據交換協議：因為SPI的數據輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同，主要是數據改變和采集的時間不同，在時鍾信號上沿或下沿采集有不同定義，具體請參考相關器件的文檔。
在點對點的通信中，SPI接口不需要進行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設備的系統中，每個從設備需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系統要稍微復雜一些。
最后，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。
AT91RM9200的SPI接口主要由4個引腳構成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整個SPI總線的公用時鍾，MOSI、MISO作為主機，從機的輸入輸出的標志，MOSI是主機的輸出，從機的輸入，MISO 是主機的輸入，從機的輸出。/SS是從機的標志管腳，在互相通信的兩個SPI總線的器件，/SS管腳的電平低的是從機，相反/SS管腳的電平高的是主機。在一個SPI通信系統中，必須有主機。SPI總線可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。
SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16譯碼器,這個譯碼器是需要外接4-16譯碼器，譯碼器的輸入為NPCS0~3，輸出用於16個外設的選擇。
SPI協議舉例
SPI是一個環形總線結構，由ss（cs）、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
假設下面的8位寄存器裝的是待發送的數據10101010，上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。
那么第一個上升沿來的時候 數據將會是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到來的時候，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時寄存器=0101010sdi，這樣在 8個時鍾脈沖以后，兩個寄存器的內容互相交換一次。這樣就完成里一個spi時序。I2C總線 I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用於連接微控制器及其外圍設備。I2C總線產生於在80年代，最初為音頻和視頻設備開發，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統的配置或掌握組件的功能狀態，如電源和系統風扇。可隨時監控內存、硬盤、網絡、系統溫度等多個參數，增加了系統的安全性，方便了管理。
（1）SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
（2）SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
（3）SCLK – 時鍾信號，由主設備產生
（4）CS – 從設備使能信號，由主設備控制
其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。
接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時鍾線存在的原因，由SCK提供時鍾脈沖，SDI，SDO則基於此脈沖完成數據傳輸。數據輸出通過 SDO線，數據在時鍾上升沿或下降沿時改變，在緊接着的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鍾信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數據的傳輸。
要注意的是，SCK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基於SPI的設備中，至少有一個主控設備。這樣傳輸的特點：這樣的傳輸方式有一個優點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCK時鍾線由主控設備控制，當沒有時鍾跳變時，從設備不采集或傳送數據。也就是說，主設備通過對SCK時鍾線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數據交換協議：因為SPI的數據輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同，主要是數據改變和采集的時間不同，在時鍾信號上沿或下沿采集有不同定義，具體請參考相關器件的文檔。
在點對點的通信中，SPI接口不需要進行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設備的系統中，每個從設備需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系統要稍微復雜一些。
最后，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。
AT91RM9200的SPI接口主要由4個引腳構成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整個SPI總線的公用時鍾，MOSI、MISO作為主機，從機的輸入輸出的標志，MOSI是主機的輸出，從機的輸入，MISO 是主機的輸入，從機的輸出。/SS是從機的標志管腳，在互相通信的兩個SPI總線的器件，/SS管腳的電平低的是從機，相反/SS管腳的電平高的是主機。在一個SPI通信系統中，必須有主機。SPI總線可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。
SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16譯碼器,這個譯碼器是需要外接4-16譯碼器，譯碼器的輸入為NPCS0~3，輸出用於16個外設的選擇。
SPI協議舉例
SPI是一個環形總線結構，由ss（cs）、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
假設下面的8位寄存器裝的是待發送的數據10101010，上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。
那么第一個上升沿來的時候 數據將會是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到來的時候，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時寄存器=0101010sdi，這樣在 8個時鍾脈沖以后，兩個寄存器的內容互相交換一次。這樣就完成里一個spi時序。I2C總線 I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用於連接微控制器及其外圍設備。I2C總線產生於在80年代，最初為音頻和視頻設備開發，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統的配置或掌握組件的功能狀態，如電源和系統風扇。可隨時監控內存、硬盤、網絡、系統溫度等多個參數，增加了系統的安全性，方便了管理。