我在高职教STM32——I2C通信之读写EEPROM（二）

【学习目标】

了解常用存储器的类型及其特征

加深对I2C通信时序的理解

领悟I2C驱动与应用的分层理念和相互关联

二、EEPROM单字节读写操作

从本节开始，我们设计了几个EEPROM的读写实验，分别为单字节读写、多字节读写和页写入，实验内容的安排是循序渐进的。大家需要将EEPROM的工作时序和之前的I2C驱动程序结合起来，理解和领悟底层驱动和上层应用是如何进行结合的。实验中STM32的I2C外设采用主模式，用作主发送器和主接收器，通过查询事件的方式来确保正常通讯。

2.1写数据流程

图6是AT24C02的单字节写入和多字节连续写入的时序，大家可以结合图中的序号和下面的分析来理解写数据的流程。

图6AT24C02的写数据时序

第一步，首先是I2C的起始信号，接着跟上首字节，也就是我们前边讲的I2C的器件地址，并且在读写方向上选择“写”操作。

第二步，发送数据的存储地址。AT24C02一共256个字节的存储空间，地址从0x00~0xFF，我们想把数据存储在哪个位置，此刻写的就是哪个地址。

第三步，发送要存储的数据第一个字节、第二个字节……

注意，以上无论是写地址还是写数据，每成功写入一个字节EEPROM都会回应一个“应答位（ACK）”，来告诉我们写入成功，如果没有回应答位，说明写入不成功。而在写数据的过程中，每成功写入一个字节，EEPROM存储空间的地址就会自动加1，当加到0xFF后，再写一个字节，地址会溢出又变成了0x00。

2.2读数据流程

图7是AT24C02的单字节读取和多字节连续读取的时序，大家可以结合图中的序号和下面的分析来理解读数据的流程。

图7AT24C02的读数据流程

第一步，首先是I2C的起始信号，接着跟上首字节，也就是我们前边讲的I2C的器件地址，并且在读写方向上选择“写”操作。这个地方可能有同学会诧异，我们明明是读数据为何方向也要选“写”呢？刚才说过了，AT24C02一共有256个地址，我们选择写操作，是为了把所要读的数据的存储地址先写进去，告诉EEPROM我们要读取哪个地址的数据。这就如同我们打电话，先拨总机号码（EEPROM器件地址），而后还要继续拨分机号码（数据地址），而拨分机号码这个动作，主机仍然是发送方，方向依然是“写”。

第二步，发送要读取的数据的地址，注意是地址而非存在EEPROM中的数据，通知EEPROM我要哪个分机的信息。

第三步，重新发送I2C起始信号和器件地址，并且在方向位选择“读”操作。这三步当中，每一个字节实际上都是在“写”，所以每一个字节EEPROM都会回应一个“应答位（ACK）”。

第四步，读取从器件发回的数据，读一个字节，如果还想继续读下一个字节，就发送一个“应答位（ACK）”，如果不想读了，告诉EEPROM，我不想要数据了，别再发数据了，那就发送一个“非应答位（NACK）”。

和写操作规则一样，我们每读一个字节，地址会自动加1，那如果我们想继续往下读，给EEPROM一个ACK低电平，那再继续给SCL完整的时序，EEPROM会继续往外送数据。如果我们不想读了，要告诉EEPROM不要数据了，那我们直接给一个NACK高电平即可。

这个地方大家要从逻辑上理解透彻，不能简单的靠死记硬背了，一定要理解明白。梳理一下几个要点：1）在本例中STM32是主机，AT24C02是从机；2）无论是读还是写，SCL始终都是由主机控制的；3）写的时候应答信号由从机给出，表示从机是否正确接收了数据；4）读的时候应答信号则由主机给出，表示是否继续读下去。

2.3单字节读写实验

1）任务描述

图8单字节读写的实验效果

2）工程文件清单

与之前一样，我们先给出工程文件清单，如图9所示。和是EEPROM的驱动文件，也是我们剖析的重点。当然，肯定不能少了I2C驱动文件，上一章我们已经编好并分析过了。此外，由于需要液晶显示，因此别忘了把之前编好的LCD1602驱动文件也加进本工程。

图9读写EEPROM工程文件清单

3）源码剖析

这个头文件比较简单，定义了一个宏，声明了两个函数，如代码清单1所示。

代码清单1源码

4）24源码剖析

由于I2C读写的基本操作我们已经在上一章准备好了，所以这里对EEPROM的读写代码就变得非常简单了，直接调用所需的驱动函数即可，如代码清单2所示。对于AT24C02_WriteByte()函数来说，往EEPROM的哪个地址写由参数regAddr决定，具体写什么数据由参数byte决定；对于AT24C02_ReadByte()函数来说，从EEPROM的哪个地址读取由参数regAddr决定，读到的数据存到byte指向的地址里。

代码清单2AT24C02_WriteByte()与AT24C02_ReadByte()函数源码

5）源码剖析

对于主程序来说，完成必要的初始化后，就可以对0x02这个地址先读后写了，如代码清单3所示。

代码清单3文件源码

（第二部分完，多字节连续读写和页写入的实验将在第三部分中分析）

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