數(shù)據(jù)存儲及其應(yīng)用演示文稿

數(shù)據(jù)存儲ATCxx及其應(yīng)用演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有38頁\編輯于星期五數(shù)據(jù)存儲ATCxx及其應(yīng)用現(xiàn)在是2頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C（I2C、IIC）總線概述I2C（Inter－IntegratedCircuit）總線是Philips公司最先推出的一種雙向數(shù)據(jù)傳輸總線，僅使用兩根連線便可以實現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳輸。在I2C總線中，一條為串行數(shù)據(jù)線（SDA），另一條為串行時鐘線（SCL）。I2C總線占用引腳少，接口協(xié)議簡單。目前多數(shù)公司均推出了I2C總線接口的各種器件，如存儲器、A/D、D/A、鍵盤、LCD等，大大方便了用戶的選擇?，F(xiàn)在是3頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C（I2C、IIC）總線概述I2C總線采用兩線制，由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL構(gòu)成。I2C總線對數(shù)據(jù)通信進行了嚴(yán)格的定義。典型的I2C總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。I2C總線上可以掛接多個器件，其中每個器件必須都支持I2C總線通信協(xié)議。現(xiàn)在是4頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C（I2C、IIC）總線概述其中，I2C總線的SCL和SDA端口（開漏極，線與）在使用時必須連接上拉電阻。I2C總線的傳輸速率可以支持100khz和400khz兩種，對于100khz的速率一般采用10k歐姆的上拉電阻，對于400khz的速率一般采用2k歐姆的上拉電阻?，F(xiàn)在是5頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C（I2C、IIC）總線特點I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長度可高達25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個組件。I2C總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線（I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能）。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當(dāng)然，在任何時間點上只能有一個主控。

現(xiàn)在是6頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C（I2C、IIC）總線協(xié)議I2C總線協(xié)議定義如下：

1只有在總線空閑時才允許啟動數(shù)據(jù)傳送；（時鐘線與數(shù)據(jù)線都為高電平時為空閑信號）

2在數(shù)據(jù)傳送過程中，當(dāng)時鐘線為高電平時數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變；時鐘線為高電平時數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號。起始信號。時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號。停止信號時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號現(xiàn)在是7頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C總線的信號類型I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。開始信號：SCL為高電平時，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，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。這些信號中，起始信號是必需的，結(jié)束信號和應(yīng)答信號，都可以不要?，F(xiàn)在是8頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C總線的信號類型開始信號：SCL為高電平時，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，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在是9頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C總線的信號類型位的傳輸

SDA線上的數(shù)據(jù)必須在時鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線的高或低電平狀態(tài)只有在SCL線的時鐘信號是低電平時才能改變。現(xiàn)在是10頁\一共有38頁\編輯于星期五I2C總線接口EEPROM存儲器目前，市場上I2C總線接口器件有多種，利于A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、時鐘芯片和存儲器等。這里以典型的I2C總線接口的存儲器為例進行介紹。I2C總線接口EEPROM存儲器是一種采用I2C總線接口的串行總線存儲器，這類存儲器具有體積小、引腳少、功耗低、工作電壓范圍寬等特點。目前，Atmel、Microchip、National等公司均提供各種型號的I2C總線接口的串行EEPROM（電可擦出可編程只讀存儲器，即ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory）存儲器。在單片機系統(tǒng)中使用較多的EEPROM存儲器是24系列串行EEPROM。它具有型號多、容量大、支持I2C總線協(xié)議、占用單片機I/O端口少、芯片擴展方便、讀寫簡單等優(yōu)點?，F(xiàn)在是11頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXX這里以Atmel公司的產(chǎn)品為例進行介紹，At24Cxx系列是Atmel公司典型的I2C串行總線的EEPROM，工作于從器件模式。AT24Cxx：01~1024容量=xxX1Kbit型號系列列表AT24C01：1K(128X8) AT24C02：2K(256X8)AT24C04：4K(512X8) AT24C08：8K(1KX8)AT24C16：16K(2KX8) AT24C512：512K(64KX8)AT24C1024：1M(128KX8)例如AT24C08存儲容量為8k位（1024個字節(jié)*8位容量計算方法現(xiàn)在是12頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXXI2C總線接口的EEPROM存儲器工作電壓可選擇低電壓或標(biāo)準(zhǔn)電壓（1.8v、2.7v、5v）100khz（1.8v）或400khz（2.7v、5v）8字節(jié)頁寫操作（1k、2k），16字節(jié)頁寫操作（4k、8k、16k）內(nèi)部數(shù)據(jù)寫周期（最大5ms）重復(fù)擦寫100萬次以上內(nèi)容數(shù)據(jù)可以掉電保存100年現(xiàn)在是13頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXX引腳定義如下：Vcc、GND為芯片的供電引腳A0、A1、A2為芯片的引腳地址和頁面選擇輸入SCL為I2C總線接口的串行時鐘線SDA為I2C總線接口的串行數(shù)據(jù)線（高位在前，低位在后；上升沿數(shù)據(jù)寫入，下降沿數(shù)據(jù)讀出）WP為寫保護引腳，當(dāng)WP接高電平時，只能對該器件進行讀操作，不能寫操作，用于硬件數(shù)據(jù)的保護；當(dāng)WP接低電平時，可以對該器件進行讀寫操作?，F(xiàn)在是14頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24Cxx重要參數(shù)現(xiàn)在是15頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXX芯片地址具有I2C接口的EEPROM存儲器的前面4為全部都是1010頁面地址Px：不用連接芯片地址Ax：需要連接為高電平或低電平R/W：1——讀操作；0——寫操作每片芯片16/32頁，每頁8字節(jié)，地址需要7/8位，總線最大可掛8片每片芯片32頁，每頁16字節(jié)，地址需要9位，總線最大可掛4片每片芯片64頁，每頁16字節(jié)，地址需要10位，總線最大可掛2片每片芯片128頁，每頁16字節(jié)，地址需要11位，總線最大可掛1片現(xiàn)在是16頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24Cxx單元地址AT24C01:00H-7FH128x8bitAT24C02:00H-FFH256x8bitAT24C04:000H-1FFH512x8bitAT24C08:000H-3FFH1024x8bitAT24C16:000H-7FFH2048x8bitAT24C32:000H-FFFH4096x8bitAT24C64:0000H-1FFFH8192x8bitAT24C128:0000H-3FFFH16384x8bitAT24C256:0000H-7FFFH32768x8bitAT24C512:0000H-FFFFH65536x8bit現(xiàn)在是17頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXX電氣特性現(xiàn)在是18頁\一共有38頁\編輯于星期五AT24CXX電氣特性現(xiàn)在是19頁\一共有38頁\編輯于星期五100KHz參數(shù)分析f=100KHz=0.1MHzt=1/0.1us=5us(一個高電平持續(xù)的時間+一個低電平持續(xù)的時間)scl的高低電平持續(xù)時間各為3usscl為高電平時，sda數(shù)據(jù)線電平不能變化（否則就是開始信號或停止信號）；scl為低電平時，sda數(shù)據(jù)線電平才能變化（即此時給sda賦需要發(fā)送的值）?，F(xiàn)在是20頁\一共有38頁\編輯于星期五400KHz參數(shù)分析f=400KHz=0.4MHzt=1/0.4us=2.5us(一個高電平持續(xù)的時間+一個低電平持續(xù)的時間)scl的高低電平持續(xù)時間各為2usscl為高電平時，sda數(shù)據(jù)線電平不能變化（否則就是開始信號或停止信號）；scl為低電平時，sda數(shù)據(jù)線電平才能變化（即此時給sda賦需要發(fā)送的值）?，F(xiàn)在是21頁\一共有38頁\編輯于星期五寫操作寫操作：字節(jié)寫操作頁寫操作在寫操作完成后，需要一定的延時來完成內(nèi)部寫周期，也可以進行忙檢測；否則操作就會失敗?，F(xiàn)在是22頁\一共有38頁\編輯于星期五字節(jié)寫操作在字節(jié)寫模式下：主器件發(fā)送起始命令和從器件地址信息（R/W位置零）給從器件，在從器件產(chǎn)生應(yīng)答信號后；主器件發(fā)送從器件存儲單元的字節(jié)地址，主器件在收到從器件的另一個應(yīng)答信號后；再發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的存儲單元。從器件再次應(yīng)答并在主器件產(chǎn)生停止信號后開始內(nèi)部數(shù)據(jù)的擦寫，在內(nèi)部擦寫過程中，從器件不再應(yīng)答主器件的任何請求。即stop信號結(jié)束后，AT24CXX需要一定的時間完成內(nèi)部數(shù)據(jù)寫入。現(xiàn)在是23頁\一共有38頁\編輯于星期五頁寫操作頁寫時AT24C01/02：8字節(jié)；AT24C04/08/16：16字節(jié)地址指針會自動加1（在同一頁面，超出字節(jié)會自動覆蓋）字節(jié)多于8個或16個時，會自動覆蓋前面所寫入的單元。接收到8或16字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號后，從器件啟動內(nèi)部寫周期將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)區(qū)。所有接收的數(shù)據(jù)在一個寫周期內(nèi)寫入從器件。即stop信號結(jié)束后，從器件需要一定的時間完成內(nèi)部數(shù)據(jù)寫入。同一頁最后一個字節(jié)同一頁第一個字節(jié)現(xiàn)在是24頁\一共有38頁\編輯于星期五讀操作讀操作立即/當(dāng)前地址讀操作選擇/隨機地址讀操作順序/連續(xù)地址讀操作 立即/當(dāng)前地址讀多字節(jié)操作 選擇/隨機地址讀多字節(jié)操作現(xiàn)在是25頁\一共有38頁\編輯于星期五立即/當(dāng)前地址讀操作從器件地址計數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加1，也就是說如果上次讀/寫的操作地址為N，則立即讀的地址從地址N+1開始。接收到從器件地址信號后（R/W位置1），它首先發(fā)送一個應(yīng)答信號，然后發(fā)送一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)；主器件不需發(fā)送一個應(yīng)答信號但要產(chǎn)生一個停止信號。本次讀取數(shù)據(jù)的地址是在上次讀取數(shù)據(jù)的地址加1（可以不在同一頁面內(nèi)，最后一頁最后一個字節(jié)第一頁第一個字節(jié)）現(xiàn)在是26頁\一共有38頁\編輯于星期五選擇/隨機地址讀操作選擇性讀操作允許主器件對寄存器的任意字節(jié)進行讀操作。主器件首先通過發(fā)送起始信號、從器件地址（此時R/W位置1）和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址，執(zhí)行一個偽寫操作；在從器件應(yīng)答之后，主器件重新發(fā)送起始信號和從器件地址（此時R/W位置1），從器件響應(yīng)并發(fā)送應(yīng)答信號，然后輸出所要求的一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應(yīng)答信號但產(chǎn)生一個停止信號。開始必須有“偽字節(jié)寫入”操作，然后再重新啟動star信號?，F(xiàn)在是27頁\一共有38頁\編輯于星期五順序/連續(xù)地址讀操作連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動。在從器件發(fā)送完一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)后，主器件產(chǎn)生一個應(yīng)答信號來響應(yīng)告知從器件，主器件要求更多的數(shù)據(jù)。對應(yīng)每個主機產(chǎn)生的應(yīng)答信號，從器件將發(fā)送一個8位數(shù)據(jù)字節(jié)，當(dāng)主器件不發(fā)送應(yīng)答信號而發(fā)送停止位時結(jié)束此操作。（字節(jié)個數(shù)自己設(shè)定，可以不在同一頁面內(nèi)，最后一頁最后一個字節(jié)第一頁第一個字節(jié)）前面的操作以當(dāng)前地址讀取或隨機地址讀取的前面操作相同。（紅線框標(biāo)記）現(xiàn)在是28頁\一共有38頁\編輯于星期五各功能函數(shù)起始信號函數(shù)停止信號函數(shù)從機應(yīng)答信號函數(shù)主機應(yīng)答信號函數(shù)忙信號檢測函數(shù)字節(jié)寫入函數(shù)（一字節(jié)8位，上升沿寫入）字節(jié)讀取函數(shù)（一字節(jié)8位，下降沿讀出）主機控制總線，從總線上給從機發(fā)送數(shù)據(jù)主機釋放總線，從總線上采集從機發(fā)送的數(shù)據(jù)現(xiàn)在是29頁\一共有38頁\編輯于星期五各功能函數(shù)字節(jié)寫操作頁寫操作當(dāng)前地址讀操作隨機地址讀操作當(dāng)前地址連續(xù)讀操作隨機地址連續(xù)讀操作現(xiàn)在是30頁\一共有38頁\編輯于星期五開始信號/******啟動總線*****/

/*SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。*/voidi2cstart(void){

scl=0;// _nop_();//delay05us(); sda=1;// _nop_();//delay05us(); scl=1; //_nop_();//delay05us(); sda=0;// _nop_();//delay05us(); scl=0;// _nop_();//delay05us();}現(xiàn)在是31頁\一共有38頁\編輯于星期五停止信號/******停止總線*****/

/*SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。*/voidi2cstop(void){ scl=0;// _nop_();//delay05us(); sda=0;// _nop_();//delay05us(); scl=1;// _nop_();//delay05us(); sda=1;// _nop_();//delay05us();}現(xiàn)在是32頁\一共有38頁\編輯于星期五上升沿寫入數(shù)據(jù)voidwrite(unsignedcharx)//上升沿寫入數(shù)據(jù){ unsignedchary,i; y=x; CY=0; for(i=0;i<8;i++) { y=y<<1; sda=CY;//準(zhǔn)備數(shù)據(jù) scl=1;//上升沿 // _nop_();//delay05us(); scl=0; // _nop_();//delay05us(); }}//scl低電平時，準(zhǔn)備好要寫入的位數(shù)據(jù)；scl上升為高電平時，寫入一位現(xiàn)在是33頁\一共有38頁\編輯于星期五下降沿讀取數(shù)據(jù)unsignedcharread(void)//下降沿讀取數(shù)據(jù){ unsignedcharx,i; bitf; x=0; for(i=0;i<8;i++) { sda=1;//主機釋放總線，準(zhǔn)備接收從機發(fā)送的位數(shù)據(jù) x=x<<1; scl=1; // _nop_();//delay05us(); f=sda;//讀取數(shù)據(jù) scl=0;//下降沿 // _nop_();//delay05us(); x=x+(unsignedchar)f; } return(x);}現(xiàn)在是34頁\一共有38頁\編輯于星期五從機應(yīng)答(0/1)/*從機應(yīng)答——主機發(fā)送一個數(shù)據(jù)后，從機在主機發(fā)送第9個時鐘時應(yīng)答：收到，應(yīng)答0；沒收到，應(yīng)答1*/bitack(void){ bitf; sda=1;//主機釋放總線，準(zhǔn)備接收從機的應(yīng)答// _nop_();//delay05us(); scl=1;// _nop_();//delay05us(); f=sda;//讀取數(shù)據(jù)

scl=0