[toc]

一、 存储器介绍

存储器分类图

1. RAM

这类存储器中的数据都是掉电即失的，例如计算机中的内存就是DRAM，但它们数据读写速度都是要比ROM要快得多的。

• SRAM：本质是电路，使用电路构成的触发器来存储数据（如JK触发器），因此这种存储器读写数据是最快的，而它们的成本也比较高，一般用作计算机的高速存储器，寄存器等
• DRAM：使用电容来存储数据，因为电容存在漏电现象，因此需要每隔一段时间进行扫描重新充电。它们一般用来构成计算机的内存，手机的闪存等。

2. ROM

这类存储器中的数据有着掉电不丢失的特性，但它们读写数据的速度远小于RAM

• Mask ROM：仅由电路构成，只读的ROM，就是只可读不可写
• PROM：可以写入数据，但只能写入一次数据
• EPROM：可读可写
• ...

二、AT24C02简介

AT24C02

• 存储介质：E2PROM
• 通讯接口：I2C总线
• 容量：256字节

电路连接

三、I2C总线和AT24C02数据帧

I2C总线（Inter IC BUS）是由

Philips

• 两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
• 同步、半双工，带数据应答
• 通用的I2C总线，可以使各种设备的通信标准统一，对于厂家来说，使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性，对于应用者来说，使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议，降低了学习和应用的难度

1. 电路规范

• 所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
• 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
• SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
• 开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题

2. I2C的时序结构

我们可以将通过I2C协议实现主机与从机通信的过程分为以下六个部分，这六个部分可以像拼图一样拼凑出所有的通信过程：

① 发送起始信息：

起始条件：

SCL

SDA

start

② 发送终止信息：

终止条件：

SCL

SDA

③ 发送一个byte的信息：

发送一个

byte

发送一个

bit

即如果我们希望发送0，则：

1. 在SCL在低电平时，将SDA的电平拉低（置零）
2. 再将SCL的电平拉高，提醒从机读取信息
3. 过一段时间（等待从机把信息读取完成）后再次将SCL拉低

具体的过程如图所示：

例如在B7时间内，如果SDA为低电平，则发送的数据为0，如果为高电平则发送的数据为1

④ 接收一个byte的信息：

和发送信息类似，我们只需要知道如何接收一个bit的信息，然后只需要循环进行8次即可接收一个字节的信息了。

接收一个

bit

具体的过程如图所示：

这个过程我个人的理解是：

1. 释放SDA（拉高电平），将写入数据的主动权交给从机
2. 从机写入下一位bit到SDA中
3. 主机拉高SCL，提示从机我正在读取这个bit的数据，你先不要变化
4. 主机读取完数据，将SCL拉低，实际上这个过程是在告诉从机我已经读完这个bit了，你给我下一个bit的数据吧，然后如果还未满8位则转到第2步继续接受数据，如果满了一个字节则接收结束

对比发送数据和接收数据可以发现，这两个过程非常的相似，只不过(1)发送信息时写入信息的一方是主机，而接收信息时写入数据的是从机，(2)发送信息时拉高和拉低SCL电平是通知从机读取信息，而在接收信息时则是通知从机主机当前正在读取信息。

可以发现单从开始时的

SCL

SDA

⑤ 发送应答：

在接收完一个字节之后，主机在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

其实发送应答的操作就是发送一个bit的操作而已：

⑥ 接收应答：

在发送完一个字节之后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

和发送应答类似，接收应答的操作也就是接收一个bit数据的操作。

3. I2C数据帧

① 发送一帧数据：

其过程是（过程中的接收应答省略不写了）：

1. 发送一个开始信号
2. 发送从机地址（加上写入标记，最后一位为0）
3. 循环发送字节数据
4. 发送完后发送结束信号

② 接收一帧数据：

过程和发送一帧数据的过程非常类似，只是中间的发送字节数据变成了接收字节数据，此外还有地址部分的最后一位为1，代表读取数据。

③ 先发送后接收数据：

4. AT24C02数据帧

AT24C02是使用I2C通讯协议进行通讯的，I2C数据帧相当于是一辆卡车，而AT24C02数据帧则是在原来卡车的基础上装上了特定货物的卡车。

① 字节写：

在

WORD ADDRESS

DATA

② 随机读：

读出在

WORD ADDRESS

DATA

SLAVE ADDRESS+W

0xA0

SLAVE ADDRESS+R

0xA1

四、代码实现

1. I2C模块

实现I2C模块，即实现上面介绍的6块拼图。

首先定义出

SCL

SDA

sbit I2C_SCL = P2 ^ 1;
sbit I2C_SDA = P2 ^ 0;

① 发送起始信息和发送终止信息：

void I2C_Start() {
I2C_SDA = 1;
I2C_SCL = 1;
// 在SCL为高电平拉低SDA
I2C_SDA = 0;
I2C_SCL = 0;
}

void I2C_Stop() {
I2C_SDA = 0;
// 在SCL为高电平时拉高SDA
I2C_SCL = 1;
I2C_SDA = 1;
}

② 发送字节信息和接收字节信息：

void I2C_SendByte(unsigned char byte) {
unsigned char i = 0;
for (i = 0; i < 8; i++) {
// 先将一个bit的数据写入到SDA中
I2C_SDA = byte & (0x80 >> i);
// SCL先拉高，后拉低，通知从机接收数据
I2C_SCL = 1;
I2C_SCL = 0;
}
}

unsigned char I2C_ReceiveByte() {
unsigned char byte = 0x00;
unsigned char i;
// 先释放SDA（将主动权交给从机）
I2C_SDA = 1;

for (i = 0; i < 8; i++) {
// 通知从机主机正在读取数据
I2C_SCL = 1;
// 如果是1则置一，否则默认为0
if (I2C_SDA) {
byte |= (0x80 >> i);
}
// 通知从机这个bit已经读取完毕，可以发送下一个bit
I2C_SCL = 0;
}
return byte;
}

③ 发送应答和接收应答：

void I2C_SendAck(unsigned char AckBit) {
I2C_SDA = AckBit;
// SCL先拉高，后拉低，通知从机接收数据
I2C_SCL = 1;
I2C_SCL = 0;
}

unsigned char I2C_ReceiveAck() {
unsigned char AckBit;
// 先释放SDA（将主动权交给从机）
I2C_SDA = 1;
// 通知从机主机正在读取数据
I2C_SCL = 1;
AckBit = I2C_SDA;
// 通知从机这个bit已经读取完毕
I2C_SCL = 0;
return AckBit;
}

2. AT24C02模块

这个模块依赖于I2C模块，即利用I2C发送和接收数据。

首先定义从机地址：

// 最后一位为0代表写，即发送数据，为1代表读，即接受数据
#define AT24C02_ADDRESS 0xA0

① 字节写：

前面已经提到，AT24C02可以存储256个字节的数据，因此我们的数据可以任意0~255号地址的空间进行存储：

void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Byte) {
I2C_Start();
// 从机地址
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
I2C_ReceiveAck();
// 字地址
I2C_SendByte(WordAddress);
I2C_ReceiveAck();
// 发送真正的数据
I2C_SendByte(Byte);
I2C_ReceiveAck();

I2C_Stop();
}

② 随机读：

读取

WordAddress

unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress) {
unsigned char Byte;
I2C_Start();
// 从机地址
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
I2C_ReceiveAck();
// 字地址
I2C_SendByte(WordAddress);
I2C_ReceiveAck();

I2C_Start();
// 从机地址，read模式
I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS|0x01);
I2C_ReceiveAck();
// 读取信息
Byte = I2C_ReceiveByte();
I2C_SendAck(1);

I2C_Stop();
return Byte;
}

3. 使用AT24C02进行数据存储

我们使用

LCD_1602

• 点击k1，

  num--

• 点击k2，

  num++

• 点击k3，将

  num

  的数据存储到

  AT24C02

  中地址为1的空间中

void main() {
unsigned char key, num;
unsigned char storageData;
LCD_Init();
LCD_ShowString(1, 1, "Hello world");
LCD_ShowString(2, 1, "num:");
storageData = AT24C02_ReadByte(1);
num = storageData;
LCD_ShowNum(2, 5, storageData, 3);

Timer0_Init();

while (1) {
key = Key();
if (key) {
switch (key) {
case 1:
num--;
break;
case 2:
num++;
break;
case 3:
AT24C02_WriteByte(1, num);
break;
}
}
LCD_ShowNum(2, 5, num, 3);
}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1 {
static unsigned int T0Count..;
TL0 = 0x18;//设置定时初值
TH0 = 0xFC;//设置定时初值
T0Count++;
if (T0Count >= 20) {
T0Count = 0;
Key_Loop();//每20ms调用一次按键驱动函数
}
}

这样我们每次重启时就可以看到上次存储的数字了。