我們這里介紹一下常見的EEPROM，ATMEL的AT24x系列中的AT24C02，學會了這個芯片，其他系列的芯片也是類似的。
AT24C02的存儲容量為2K bit，內容分成32頁，每頁8Byte (共256Byte)。
基礎概念：
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存儲容量： 存儲的總數據量
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頁：儲存單元的組織方式
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尋址方式：訪問元器件的方式，通常計算地址與這個概念有關。
尋址方式
操作時有兩種尋址方式：芯片尋址和片內子地址尋址。
芯片尋址
AT24C02的芯片地址為1010，其地址控制字格式為1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W。
其中A2，A1，A0代表"可編程地址選擇位"。A2，A1，A0引腳接高/低電平后得到確定的三位編碼，與1010形成7位編碼，即為該器件的地址碼。
R/W為芯片讀寫控制位；該位為0，表示芯片進行寫操作。取決於芯片手冊中的定義，通常，W是低電平有效（0）。
有些大容量的芯片，地址組成位包括了
P0、P1等選擇位；而這些選擇位實際上是"頁選擇位"，用來表示內部地址（如下）。但是實際上原理是類似的。
片內子地址尋址
芯片尋址可對內部 256 Bytes中的任一個進行讀/寫操作，其尋址范圍為00~FF，共256個尋址單位。
該類器件要通過I2C總線操作，讀寫過程中都要先尋址，這類器件地址由兩個字節組成。
如下表，1010是固定的，A表示器件地址，可以拉高和拉低，I2C總線上可以並接2的n次方個器件。P表示具體的內部地址數，比如at24c02共有256個字節，第二個地址字節完全可以滿足，不用P。但是at24c04一個有512個字節，需要9位地址線，第一個字節中的p就表示地址線了，p=0表示低256字節，1表示高256字節。
注意：一般頁寫可以連續寫8個數據。主機每發送一個字節都要接受從機的應答信號。
該類器件是采用I2C總線進行操作的，器件地址根據容量的不同稍有不同，如下：
對於芯片的A0，A1，A2腳：（外部引腳用於芯片尋址，當接入多個IIC設備時，通過引腳電平不同，可以對多個設備進行讀寫操作）
- 24C01/02：A0，A1，A2都是從設備地址。
- 24C04，A1，A2是從設備地址，A0變為P0
- 24C08，A2是從設備地址，A0，A1變為P0、P1
- 24C16及以上，只有P0、P1、P2
其中，A表示器件地址，P表示頁地址
在讀寫的時候首先是：起始條件+器件地址
器件地址如上所示在16k中，需要兩個字節表示內部地址，正是P 2/1/0 和8位具體的地址
另外有關於容量的說明：
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AT24C01：一共128頁，每頁1字節，共需7位地址數據
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AT24C02：一共256頁，每頁1字節，共需8位地址數據
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AT24C04：一共256頁，每頁2字節，共需9位地址數據
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AT24C08：分4個塊，一共256頁，每頁4字節，共需10位地址數據
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AT24C16：分8塊，一共256頁，每頁8字節，共需11位地址數據
在讀寫的時候要注意，一般在寫的時候有頁寫，在讀的時候是連續讀，可以設置讀取的個數，根據應答和非應答來結束讀取。
具體的控制時序省略（關鍵在於：理解好地址和儲存單元的計算關系，結合I2C的時序），只是需要注意：
在讀取EEPROM的時候接收到多個數據時，如果不是最后一個數據，單片機要主動發出應答信號，但是接收到最后一個數據后，就不再主動應答，而是等待應答，然后結束條件。
大B與小b之間的換算：
我們常說的MB、KB中的B都是Bytes；但有一些儲存芯片，它們是以Bit作為計量單位的；而 有 8Bit = 1 Byte；
因此，小b除以8即可得到大B方式的表示方法。
讀寫操作時序
寫數據
第一步：首先是I2C的起始信號，接着跟上首字節，即EEPROM的地址和讀寫位的組合，讀寫方向上選擇“寫”操作。
第二步：發送要寫入數據的EEPROM內部存儲地址。
第三步：發送要存儲的數據第一個字節、第二個字節… …。
1、寫數據(單片機發送)過程中，每個字節結束后EEPROM都會回應一個“應答位0”，告訴我們寫EEPROM成功，如果沒有應答表示未成功。
2、寫數據過程中，每成功寫入一個字節，EEPROM地址自動加1，當加到最大值，會溢出。
//函數見I2C部分
//向E2PROM中寫入一個字節，addr為字節地址
void E2WriteByte(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
I2CStart();
I2CWrite(0x50<<1);//尋址后選擇為寫操作
I2CWrite(addr); //寫入存儲地址
I2CWrite(dat);
I2CStop();
}
讀數據
第一步：首先是I2C的起始信號，接着跟上首字節，即EEPROM的地址和讀寫位的組合，讀寫方向上選擇“寫”操作。
第二步：發送要讀取的EEPROM內部存儲地址。
第三步：重新發送I2C的起始信號和器件地址，並且在方向位選擇“讀”操作。
（在這三步中，每一個字節實際上都是在“寫”，因此EEPROM都會回應一個“應答位0”。）
第四步：讀取從器件發回的數據，每讀一個字節，如果還想繼續讀下一個字節，就發送一個“應答位0”，如果不想繼續讀了，就發送一個“非應答位1”。
應答位： ACK
非應答位：NACK
//讀取E2PROM中一個字節，addr為字節地址
unsigned cahr E2ReadByte(unsigned char addr)
{
unsigned char dat;
I2CStart();
I2CWrite(0x50<<1);
I2CWrite(addr);
I2CStart();
I2CWrite((0x50<<1)|0x01);
dat=I2CReadNAK();
I2CStop();
return dat;
}
多字節進行讀寫操作
//讀取函數，buf為數據指針，addr為E2中的起始地址，len為讀取長度
void E2Read(unsigned char *buf,unsigned char addr,unsigned char len)
{
do{
I2CStart();
if(I2CWrite(0x50<<1))
{
break;
}
I2CStop();
}while(1);//查詢當前是否可以進行讀寫操作
I2CWrite(addr);
I2CStart();
I2CWrite((0x50<<1)|0x01);
while(len>1)//連續讀取len-1個字節
{
*buf++=I2CReadACK();
len--;
}
*buf=I2CReadNAK();
I2CStop();
}
//寫入函數，buf為源數據指針，addr為起始地址，len為寫入長度
void E2Write(unsigned char *buf,unsigned char addr,unsigned char len)
{
while(len--)
{
do{
I2CStart();
if(I2CWrite(0x50<<1))
break;
I2CStop();
} while(1);
I2CWrite(addr++);
I2CWrite(*buf++);
I2CStop();
}
}
頁寫入功能
一次性寫入一頁，寫完再發送停止位就不用寫完一個字節就檢測一次
連續向頁內寫入幾個字節后，最后發送停止位
E2檢測到停止位，將該頁寫入
如果數據跨頁，則發送一個停止位等待E2空閑后，即上一頁完全寫入非易失區域后，進行下一頁的寫入
void E2Write(unsigned char *buf,unsigned char addr,unsigned char len)
{
while(len>0)
{
do{
I2CStart();
if(I2CWrite(0x50<<1))
break;
I2CStop();
} while(1);
I2CWrite(addr);
while(len>0)
{
I2CWrite(*buf++);
len--;
addr++;
if((addr&0x07)==0)//檢查地址是否到達頁邊界，每頁8字節，固檢測第三位即可
break;
}
I2CStop();
}
}
效率對比
多字節寫入和頁寫入程序都編寫出來了，而且頁寫入的程序我們還特地跨頁寫的數據，它們的寫入時間到底差別多大呢。
我們用一些工具可以測量一下，比如示波器，邏輯分析儀等工具。
我現在把兩次寫入時間用邏輯分析儀給抓了出來，並且用時間標簽 T1 和 T2 標注了開始位置和結束位置，如圖所示，右側顯示的|T1-T2|就是最終寫入 5 個字節所耗費的時間。
多字節一個一個寫入，每次寫入后都需要再次通信檢測 EEPROM 是否在“忙”，因此耗費了大量的時間。
同樣的寫入 5 個字節的數據：
- 一個一個寫入用了 8.4ms 左右的時間
- 使用頁寫入，只用了 3.5ms 左右的時間
附錄：關於IIC-EEPROM頁寫問題
結論：無論從什么地址開始連續寫，不能超過（跨過）一整頁。
背景：
在向 EEPROM 連續寫入多個字節的數據時，如果每寫一個字節都要等待的話，整體上的寫入效率就太低了。因此 EEPROM 的廠商就想了一個辦法，把 EEPROM 分頁管理。24C01、24C02 這兩個型號是 8 個字節一個頁，而 24C04、24C08、24C16 是 16 個字節一頁。例如AT24C02，一共是 256 個字節，8 個字節一頁，那么就一共有 32 頁。
分配好頁之后，如果我們在同一個頁內連續寫入幾個字節后，最后再發送停止位的時序。EEPROM 檢測到這個停止位后，就會一次性把這一頁的數據寫到非易失區域，就不需要像上節課那樣寫一個字節檢測一次了，並且頁寫入的時間也不會超過 5ms。如果我們寫入的數據跨頁了，那么寫完了一頁之后，我們要發送一個停止位，然后等待並且檢測 EEPROM 的空閑模式，一直等到把上一頁數據完全寫到非易失區域后，再進行下一頁的寫入，這樣就可以在很大程度上提高數據的寫入效率。
本質：頁寫的原理是通過內部寫緩沖RAM實現的（讀操作不需要，可以連續讀）。
詳解：
AT24CXX系列的EEPROM為了提高寫效率，提供了頁寫功能。
內部有個一頁大小的寫緩沖RAM（地址范圍也就是從00到頁大小）。
發生寫操作時，開始送入的地址對應的頁被選中，並將其內容映像到緩沖RAM，數據從低端地址對應的緩沖RAM地址開始修改，超過這個地址范圍就回到00。
寫完后，就會把開始確定的EEPROM頁擦除，再把一整頁RAM數據寫入。所有寫數據都發生在開始寫地址時確定的頁上。
如，頁容量為128，一頁都是從00開始按128字節分成一個個的頁；
此時，0頁就是07F，1頁就是80FF，類推，邊界就是128字節的整數倍地址。
頁RAM的地址范圍為7位00~7F，寫入時高端地址就是頁號。
發生寫操作，開始送入的地址對應的頁被鎖存，后續不論寫多少，都在這個頁中，只是一個頁內的地址進行加一，超過就歸零開始。從F0開始寫32個字節，那么開始送入的地址為F0，就會鎖定在1號頁（第2個頁）上，底端7位頁內部地址開始從70H開始寫，到達7F時回到00再到10H，也就是寫在了F0FF，808F。
也就是，從01開始寫也只能到7F，再往80寫就跑到00上去了，這就是寫操作的翻卷，datasheet上都有說明。
就是從邊界前寫兩個字節也要分兩次寫。頁是絕對的，按整頁大小排列，不是從開始寫入的地址開始算。
讀沒有頁的問題，可以從任意地址開始讀取任意大小數據，只是超過整個存儲器容量時地址才回卷。但一次性訪問的數據長度也不要太大。
所以，使用分頁的存儲器進行儲存時，要做好存儲管理，盡量同時讀寫的數據放在一個頁上。
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