10.2　AT24C02

10.2　AT24C02

10.2.1　AT24C02简介

AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型EEPROM，内含256×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5 V）、擦写次数多（大于10 000次）、写入速度快（小于10 ms）、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。并且它是采用I2C总线方式进行数据读写的串行操作，只占用很少的资源和I/O线。AT24C02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，还有一个专门的写保护功能。

10.2.2　AT24C02的引脚功能

AT24C02引脚图如图10-6所示。

图10-6　AT24C02引脚图

SCL：串行时钟输入引脚，用于产生器件所有数据发送或接收的时钟。

SDA：双向串行数据/地址引脚，用于器件所有数据的发送或接收。

A0、A1、A2：器件地址输入端。这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。使用AT24C02最大可级联8个器件，如果只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚A0、A1、A2可悬空或连接到VSS引脚。

WP：写保护。如果WP引脚连接到VCC引脚，所有的内容都被写保护，只能读。当WP引脚连接到VSS引脚或悬空，允许器件进行正常的读/写操作。

VSS：电源地（GND）。

VCC：电源电压（+5 V）。

10.2.3　AT24C02的工作原理

AT24C02支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议规定：任何将数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的，主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据发送或接收的模式。I2C总线协议定义如下：

（1）只有在总线空闲时才允许启动数据传送。

（2）在数据传送过程中，当时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定状态，不允许有跳变，时钟线为高电平时，数据线的任何电平变化将被看作总线的起始信号或停止信号。

如图10-7所示，时钟线保持高电平期间，数据线电平从高到低的跳变作为I2C总线的起始信号。时钟线保持高电平期间，数据线电平从低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。(https://www.daowen.com)

主器件通过发送一个起始信号启动发送过程，然后发送它所要寻址的从器件的地址。8位从器件地址的高4位固定为1010（见表10-5），接下来的3位A2、A1、A0为器件的地址位，用来定义哪个器件以及器件的哪个部分被主器件访问。从器件8位地址的最低位作为读写控制位。“1”表示对从器件进行读操作，“0”表示对从器件进行写操作。

在主器件发送起始信号和从器件地址字节后，AT24C02监视总线并当其地址与发送的从地址相符时响应一个应答信号。通过SDA线AT24C02再根据读写控制位R/W的状态进行读或写操作。

图10-7　I2C总线协议

表10-5　AT24C02控制字

I2C总线数据传送时，每成功地传送一个字节数据后，接收器都必须产生一个应答信号，如图10-8所示。应答的器件在第9个时钟周期时将SDA线拉低，表示其已收到一个8位数据。AT24C02在接收到起始信号和从器件地址之后响应一个应答信号，如果器件已选择了写操作，则在每接收一个8位字节之后响应一个应答信号。

图10-8　AT24C02应答时序

当AT24C02工作于读模式时，在发送一个8位数据后释放SDA线并监视一个应答信号。一旦接收到应答信号，AT24C02继续发送数据，如主器件没有发送应答信号，器件停止传送数据且等待一个停止信号。AT24C02的写模式有字节写和页写两种。本设计中选择字节写模式，其时序如图10-9所示。该模式下，主器件发送起始命令和从器件地址信息（R/W位置“0”）给从器件。在从器件产生应答信号后，主器件发送AT24C02的字节地址，主器件在收到从器件的另一个应答信号后，再发送数据到被寻址的存储单元。AT24C02再次应答，并在主器件产生停止信号后开始内部数据的擦写。在内部擦写过程中，AT24C02不再应答主器件的任何请求。

对AT24C02读操作的初始化方式和写操作时一样，仅把R/W位置为“1”。有三种不同的读操作方式：立即地址读、选择读和连续读。设计中需要一次性读出16字节的密码，故用连续读方式。

图10-9　AT24C02字节写时序

如图10-10所示，连续读操作可通过立即读或选择性读操作启动，在AT24C02发送完一个8位字节数据后，主器件产生一个应答信号来响应，告知AT24C02主器件要求更多的数据。对应每个主机产生的应答信号，AT24C02将发送一个8位数据字节；当主器件不发送应答信号而发送停止位时结束此操作。

图10-10　AT24C02连续读时序