EE2PROM

Posted 2022-12-07 皇甫春云

EE2PROM的开发调研

之前在蓝桥杯用过一个存储芯片，是AT24C02芯片，是采用的IIC接口，当时的设计重点是对IIC接口的使用。在51单片机中采用的是软件模拟IIC通信，在32单片机内部集成了IIC接口，所以有现成的例程可供使用。

EE2PROM介绍

EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器”，即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。

接口类型：

EEPROM的常规接口有3个分别是 SPI、 I2C、Microwire 。

【I2C】

受微型控制器的使用端口的限制，EEPROM的接口数量较少时，请选择I2C。从微型控制器端口进行的控制最少可使用双线进行。此外，无需追加端口，即可在同一总线上连接多个EEPROM。在同一整机上使用多个EEPROM时，适用I2C总线。

难点在于通信速率较慢。通信速率为400K～1Mbit/s。至EEPROM的访问时间有限制时，可能不适合。

• 可使用双线进行通信，因此能减少微型控制器的使用端口
• 可在同一总线上连接多个EEPROM

【SPI】

要进行高速通信时，请选择SPI。实现20Mb/s的高速通信。实现了高速通信，因此还备有EEPROM容量为1Mbit的大容量产品。微型控制器的接口数量为4个。与I2C相比，接口较多是难点。

• 工作频率高，通信速度快
• 产品阵容丰富，涵盖从低容量到大容量

【Microwire】

这是比较老的通信方式。通信速度比SPI慢，备有低容量的产品。接口数量为4个，比I2C多。

• 与SPI相比，通信速度较慢
• 产品阵容仅限低容量产品

读写速度

读写速度受限于通信接口的传输限制。三者的传输速度分别是：

通信方式	传输速度	接口数目
I2C	400K～1Mbit/s	2
SPI	20Mb/s	4
Microwire	比SPI慢	4

单片机开发步骤

可以发现上述的通信接口类型，都是针对串行通信设计的，所以重点是对通信接口的配置使用，即遵循既定的通信协议标准进行芯片配置。这里以IIC的通信为例，需要完成四种信号的发送（起始位、终止位、数据0/应答、数据1/非应答）。由于采用的是串行的数据传送方式，所以对于数据帧的传送，是一位一位的传送，在接收时也是逐位接收。另外对于EE2PROM而言，存储器配备了写保护，WK引脚，可以对存储器的数据进行一定程度的加密操作。

IIC总线上会外挂很多的从机，所以为了建立主从之间的通信，首先需要传送从机的地址，确认完毕后，才可以发送数据，按照实际的应用场景，可以分为三种不同的数据传送方式，格式分别如下所示，其中灰色部分由主机发出，而白色由从机发出，另外从机地址后的0表示主机向从机发送数据，而1表示从机向主机发送数据；A表示应答，A非表示非应答。

主机只发送数据：

主机只接受数据：

主机发送和接收数据：

对于51这种比较低端的单片机处理器，内部并没有集成有IIC总线，所以需要利用I/O口进行软件的模拟操作，而类似STM32的中端单片机，其内部集成了IIC硬件总线，所以可以通过配置其相关的寄存器，实现IIC通信。正点原子的教程中，提示因为硬件的IIC配置比较繁琐，而且工作不稳定，所以采用的是软件模拟的IIC通信。

还学到一点就是对于AT24C02存储器的扩展，在完成底层的IIC通信构建之后，为了扩大存储空间，所以可以采用字扩展的方式，将8片芯片挂载到IIC总线上，实现存储容量的扩展。如果按照8位地址的帧来算，可以实现8片的扩展；如果按照16位的帧来计算，可以实现16片的扩展。

若扩展完成后，需要在存储器的读写中，分地址进行数据的读写操作。

CAT24WC01/02/04/08/16是一个1K/2K/4K/8K/16K位串行CMOS,EEPROM内部含有128/256/512/1024/2048个8位字节CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗,CAT24WC01有一个8字节页写缓冲器CAT24WC02/04/08/16有一个16字节页写缓冲器,该器件通过I2C总线接口进行操作有一个专门的写保护功能。其中A0、A1、A2三个引脚可以用来扩展芯片的数目，即可编程设置。

单片机的知识点总结：

左移时最低位补0，最高位移入PSW的CY位

右移时最高位保持原数，最低位移除。

设计参考：

参考一：接口的选择方法_EEPROM接口的特点_电子小知识_罗姆半导体集团(ROHM Semiconductor)

参考二：EEPROM的操作—SPI接口和I2C接口 - 远航路上ing - 博客园 (cnblogs.com)

参考三：普中科技的51开发板