EEPROM IC操作說明

1、I2C協(xié)議     2條雙向串行線，一條數(shù)據(jù)線SDA，一條時(shí)鐘線SCL。   SDA傳輸數(shù)據(jù)是大端傳輸，每次傳輸8bit，即一字節(jié)。   支持多主控(multimastering)，任何時(shí)間點(diǎn)只能有一個(gè)主控。   總線上每個(gè)設(shè)備都有自己的一個(gè)addr，共7個(gè)bit，廣播地址全0.   系統(tǒng)中可能有多個(gè)同種芯片，為此addr分為固定部分和可編程部份，細(xì)節(jié)視芯片而定，看datasheet。1.1 I2C位傳輸   數(shù)據(jù)傳輸：SCL為高電平時(shí)，SDA線若保持穩(wěn)定

2、，那么SDA上是在傳輸數(shù)據(jù)bit；             若SDA發(fā)生跳變，則用來表示一個(gè)會話的開始或結(jié)束（后面講）   數(shù)據(jù)改變：SCL為低電平時(shí)，SDA線才能改變傳輸?shù)腷it1.2 I2C開始和結(jié)束信號      開始信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。   結(jié)束信號：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。  

3、1.3 I2C應(yīng)答信號      Master每發(fā)送完8bit數(shù)據(jù)后等待Slave的ACK。   即在第9個(gè)clock，若從IC發(fā)ACK，SDA會被拉低。   若沒有ACK，SDA會被置高，這會引起Master發(fā)生RESTART或STOP流程，如下所示：1.4 I2C寫流程寫寄存器的標(biāo)準(zhǔn)流程為：1.    Master發(fā)起START2.    Master發(fā)送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK3.  

4、;  Slave發(fā)送ACK4.    Master發(fā)送reg addr（8bit），等待ACK5.    Slave發(fā)送ACK6.    Master發(fā)送data（8bit），即要寫入寄存器中的數(shù)據(jù)，等待ACK7.    Slave發(fā)送ACK8.    第6步和第7步可以重復(fù)多次，即順序?qū)懚鄠€(gè)寄存器9.    Master發(fā)起STOP寫一個(gè)寄存器寫多個(gè)寄存器1.5 I2C讀流程讀寄存器的標(biāo)準(zhǔn)流程為：1.&#

5、160;   Master發(fā)送I2C addr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK2.    Slave發(fā)送ACK3.    Master發(fā)送reg addr（8bit），等待ACK4.    Slave發(fā)送ACK5.    Master發(fā)起START6.    Master發(fā)送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK7.    Slave發(fā)送ACK8. 

6、   Slave發(fā)送data（8bit），即寄存器里的值9.    Master發(fā)送ACK10.    第8步和第9步可以重復(fù)多次，即順序讀多個(gè)寄存器讀一個(gè)寄存器讀多個(gè)寄存器1.前言    對于大多數(shù)工程師而言，I2C永遠(yuǎn)是一個(gè)頭疼的問題。相比UART和SPI而言，I2C的時(shí)序要復(fù)雜一些，I2C組合變化也豐富一些。在這里以AT24C04為例說明I2C使用過程中的一些注意點(diǎn)。2.AT24C04操作示意圖圖 AT24C04操作示意圖示意圖說明：示意圖分闡述了4種不同的操作方式，例如寫單個(gè)存儲單元，寫

7、多個(gè)存儲單元，讀單個(gè)存儲單元和寫單個(gè)存儲單元。對于單個(gè)操作而言，上部為MCU通過I2C輸出的相關(guān)指令，下部為I2C設(shè)備的響應(yīng)。例如寫單個(gè)存儲單元操作時(shí)，MCU發(fā)出I2C啟動，設(shè)備地址，寫標(biāo)志位等，而I2C設(shè)備輸出多個(gè)ACK。3.若干說明3.1 基本操作方式I2C設(shè)備的操作可分為寫單個(gè)存儲字節(jié)，寫多個(gè)存儲字節(jié)，讀單個(gè)存儲字節(jié)和讀多個(gè)存儲字節(jié)。相對于AT24C04而言，這些讀寫動作相對于內(nèi)部的存儲單元而言，對于其他的具備I2C接口的AD或傳感器而言，存儲單元變成了寄存器單元。雖然存在概念上的差別，但是其操作原理確實(shí)一樣的。3.2 無應(yīng)答在以上4種情況中，無應(yīng)答為MCU發(fā)出，無應(yīng)答意為MCU不需要從

8、機(jī)輸出數(shù)據(jù)，MCU將會停止本次I2C操作。需要說明的是，無應(yīng)答并不是一種異常情況。3.3 I2C設(shè)備并不只有一個(gè)設(shè)備地址這一點(diǎn)往往被忽略，一般情況下認(rèn)為在I2C啟動信號之后的字節(jié)為I2C從機(jī)地址（7位）。對于AT24C04而言，內(nèi)部具有4Kb存儲位，合計(jì)512字節(jié)。若需要訪問512字節(jié)內(nèi)容，總共需要9根地址線(8位寬度)，那么上圖中的存儲地址(8位長度)顯然還差了一位，那么就需要從設(shè)備地址中“借”1位，這就使得AT24C04具有兩個(gè)I2C地址，例如0x50和0x51。3.4 存儲地址相對于AT24C04而言，存儲地址占1個(gè)字節(jié)。若換成其他I2C設(shè)備，例如ADXL345，存儲地址被寄存器地址替代

9、即可，其他操作方式相似。但是像AT24C32或AT24C64這樣的大容量EEPROM，則存儲地址需要2字節(jié)描述，也就意味著需要連續(xù)發(fā)送兩個(gè)字節(jié)地址信息且高字節(jié)在前。其他像BH1750這樣的光照芯片，存儲地址被具體的操作命令替代，使用I2C設(shè)備時(shí)需要因地制宜，切不可照搬教條。3.5 連續(xù)讀和連續(xù)寫限制AT24C04中存在頁的概念，一頁的大小為8字節(jié)，若果在單頁的范圍內(nèi)，存儲地址累加，若超過該頁的最大地址，存儲地址回到頁開始處。所以對于連續(xù)讀和連續(xù)寫而言，最大的操作字節(jié)數(shù)為8。若需要操作的字節(jié)內(nèi)容超過8字節(jié)，則需要進(jìn)行翻頁操作，即寫入下一頁的起始存儲地址。4 總結(jié)    I2C

10、設(shè)備有很多種，若掌握基本原理，便可見招拆招，那是I2C總線就不那么難了。5.參考資料2. PowerPC的I2C實(shí)現(xiàn)Mpc8560的CCSR中控制I2C的寄存器共有6個(gè)。2.1 I2CADR 地址寄存器CPU也可以是I2C的Slave，CPU的I2C地址有 I2CADR指定 2.2 I2CFDR 頻率設(shè)置寄存器The serial bit clock frequency of SCL is equal to the CCB clock divided by the divider.用來設(shè)置I2C總線頻率2.3 I2CCR 控制寄存器MEN： Module Enable. &

11、#160;  置1時(shí)，I2C模塊使能MIEN：Module Interrupt Enable. 置1時(shí)，I2C中斷使能。MSTA：Master/slave mode. 1 Master mode，0 Slave mode.        當(dāng)1->0時(shí)，CPU發(fā)起STOP信號        當(dāng)0->1時(shí)，CPU發(fā)起START信號MTX：Transmit/receive mode select.0 Receive mode，1 Transmit modeTX

12、AK：Transfer acknowledge. 置1時(shí)，CPU在9th clock發(fā)送ACK拉低SDARSTA：Repeat START. 置1時(shí)，CPU發(fā)送REPEAT STARTBCST：置1，CPU接收廣播信息（信息的slave addr為7個(gè)0）2.4 I2CSR 狀態(tài)寄存器MCF：0  Byte transfer is in process     1  Byte transfer is completedMAAS：當(dāng)CPU作為Slave時(shí)，若I2CDR與會話中Slaveaddr匹配，此bit被置1MBB：0 I2C bu

13、s idle       1 I2C bus busyMAL：若置1，表示仲裁失敗BCSTM：若置1，表示接收到廣播信息SRW：When MAAS is set, SRW indicates the value of the R/W command bit of the calling address, which is sent from the master.   0 Slave receive, master writing to slave   1 Slave transmit, mas

14、ter reading from slaveMIF：Module interrupt. The MIF bit is set when an interrupt is pending, causing a processor interrupt request(provided I2CCRMIEN is set)RXAK：若置1，表示收到了ACK2.5 I2CDR 數(shù)據(jù)寄存器這個(gè)寄存器儲存CPU將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。3. PPC-Linux中I2C的實(shí)現(xiàn)   內(nèi)核代碼（linux-）中，通過I2C總線存取寄存器的函數(shù)都在文件drivers/i2c/busses/i2c-mpc.c

15、中  最重要的函數(shù)是mpc_xfer.  1. static int mpc_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)2. 3.     struct i2c_msg *pmsg;4.     int i;5.     int ret&#

16、160;= 0;6.     unsigned long orig_jiffies = jiffies;7.     struct mpc_i2c *i2c = i2c_get_adapdata(adap);8.9.     mpc_i2c_start(i2c);    / 設(shè)置I2CCRMEN, 使能I2C module 10.11.

17、    /* Allow bus up to 1s to become not busy */12.     /一直讀I2CSRMBB，等待I2C總線空閑下來13.     while (readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) & CSR_MBB) 14.         if (signal_

18、pending(current) 15.             pr_debug("I2C: Interruptedn");16.             writeccr(i2c, 0);17.           

19、  return -EINTR;18.         19.         if (time_after(jiffies, orig_jiffies + HZ) 20.             pr_debug("I2C: t

20、imeoutn");21.             if (readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) =22.                 (CSR_MCF | CSR_MBB | CSR_RXAK)2

21、3.                 mpc_i2c_fixup(i2c);24.             return -EIO;25.         26.      

22、60;  schedule();27.     28.29.     for (i = 0; ret >= 0 && i < num; i+) 30.         pmsg = &msgsi;31.    &#

23、160;    pr_debug("Doing %s %d bytes to 0x%02x - %d of %d messagesn",32.              pmsg->flags & I2C_M_RD ? "read" : "write",33.    

24、;          pmsg->len, pmsg->addr, i + 1, num);34.         /根據(jù)消息里的flag進(jìn)行讀操作或?qū)懖僮?5.         if (pmsg->flags & I2C_M_RD)

25、 36.             ret = mpc_read(i2c, pmsg->addr, pmsg->buf, pmsg->len, i);37.         else38.           &#

26、160; ret = mpc_write(i2c, pmsg->addr, pmsg->buf, pmsg->len, i);39.     40.     mpc_i2c_stop(i2c);    /保證為I2CCSRMSTA為0，保證能觸發(fā)STOP41.     return (ret < 0) ?

27、 ret : num;42. 1. static int mpc_write(struct mpc_i2c *i2c, int target,2.              const u8 * data, int length, int restart)3. 4.    

28、60;int i;5.     unsigned timeout = i2c->adap.timeout;6.     u32 flags = restart ? CCR_RSTA : 0;7.8.     /* Start with MEN */    /以防萬一，保證I2C模塊使能起來9.    &

29、#160;if (!restart)10.         writeccr(i2c, CCR_MEN);11.     /* Start as master */       /寫了I2CCRCCR_MSTA，觸發(fā)CPU發(fā)起START信號12.     writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN

30、 | CCR_MSTA | CCR_MTX | flags);13.     /* Write target byte */     /CPU發(fā)送一個(gè)字節(jié)，slave I2C addr和0 (寫操作bit) 14.     writeb(target << 1), i2c->base + MPC_I2C_DR);15.16. &#

31、160;   if (i2c_wait(i2c, timeout, 1) < 0)    /等待slave 發(fā)ACK17.         return -1;18.19.     for (i = 0; i < length; i+) 20.  

32、       /* Write data byte */21.         writeb(datai, i2c->base + MPC_I2C_DR); /CPU接著發(fā)數(shù)據(jù)，包括reg addr和data22.23.         if (i2c_wait(i2c, timeout, 1

33、) < 0)       /等待slave 發(fā)ACK24.             return -1;25.     26.27.     return 0;28. 1. static int i2c_wait(struct mpc_i2c 

34、*i2c, unsigned timeout, int writing)2. 3.     unsigned long orig_jiffies = jiffies;4.     u32 x;5.     int result = 0;6.7.     if (i2c->irq = 0)8.

35、        /循環(huán)讀I2CSR，直到I2CSRMIF置19.         while (!(readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) & CSR_MIF) 10.             schedule();11. &

36、#160;           if (time_after(jiffies, orig_jiffies + timeout) 12.                 pr_debug("I2C: timeoutn");13.   

37、0;             writeccr(i2c, 0);14.                 result = -EIO;15.            

38、0;    break;16.             17.         18.         x = readb(i2c->base + MPC_I2C_SR);19.     

39、60;   writeb(0, i2c->base + MPC_I2C_SR);20.      else 21.         /* Interrupt mode */22.         result = wait_event_interruptible_timeout(i2c->

40、;queue,23.             (i2c->interrupt & CSR_MIF), timeout * HZ);24.25.         if (unlikely(result < 0) 26.       

41、      pr_debug("I2C: wait interruptedn");27.             writeccr(i2c, 0);28.          else if (unlikely(!(i2c->interrupt & 

42、;CSR_MIF) 29.             pr_debug("I2C: wait timeoutn");30.             writeccr(i2c, 0);31.            

43、 result = -ETIMEDOUT;32.         33.34.         x = i2c->interrupt;35.         i2c->interrupt = 0;36.     37.38.  

44、   if (result < 0)39.         return result;40.41.     if (!(x & CSR_MCF) 42.         pr_debug("I2C: unfinishedn");43.  

45、60;      return -EIO;44.     45.46.     if (x & CSR_MAL)     /仲裁失敗47.         pr_debug("I2C: MALn");48.     

46、60;   return -EIO;49.     50.51.     if (writing && (x & CSR_RXAK) /寫后沒收到ACK52.         pr_debug("I2C: No RXAKn");53.      

47、   /* generate stop */54.         writeccr(i2c, CCR_MEN);55.         return -EIO;56.     57.     return 0;58. 1. static int mpc_read(struct&

48、#160;mpc_i2c *i2c, int target,2.             u8 * data, int length, int restart)3. 4.     unsigned timeout = i2c->adap.timeout;5.     int

49、 i;6.     u32 flags = restart ? CCR_RSTA : 0;7.8.     /* Start with MEN */    /以防萬一，保證I2C模塊使能9.     if (!restart)10.         writeccr(i2c,&#

50、160;CCR_MEN);11.     /* Switch to read - restart */12.     /注意這里，再次把CCR_MSTA置1，再觸發(fā) START 13.     writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_MTX | flags);14.15.16.    &#

51、160;/* Write target address byte - this time with the read flag set */ 17.     /CPU發(fā)送slave I2C addr和讀操作118.     writeb(target << 1) | 1, i2c->base + MPC_I2C_DR);        &#

52、160;  /等待Slave發(fā)ACK1.     if (i2c_wait(i2c, timeout, 1) < 0)2.         return -1;3.4.     if (length) 5.         if (length = 1)6.             writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_TXAK);7.