二線制I2C CMOS串行EEPROM是一種采用CMOS工藝制成的串行可用電擦除可編程隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器属瓣。
1静檬、I2C總線特征介紹
I2C（Inter Integrated Circuit）雙向二進(jìn)制總線，簡(jiǎn)而言之就是有兩根線次舌。一根是數(shù)據(jù)線（sda），另一根是時(shí)鐘線（scl）。
- scl疙咸，是輸入端口
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sda，是輸出/輸出的雙向端口
I2C總線協(xié)議定義為：只有在總線處于“非忙”狀態(tài)時(shí)唇牧，數(shù)據(jù)傳輸才能開(kāi)始罕扎。數(shù)據(jù)傳輸期間，只要時(shí)鐘線為高電平丐重，數(shù)據(jù)線都必須保持穩(wěn)定腔召，否則數(shù)據(jù)線上任何變化都被當(dāng)做“啟動(dòng)”或者“停止”信號(hào)。下圖描述I2C雙向二進(jìn)制串行總線的協(xié)議波形圖扮惦。
I2C雙向二進(jìn)制串行總線.png - A：總線非忙狀態(tài)臀蛛，數(shù)據(jù)線（sda）和時(shí)鐘線（scl）都保持高電平。
- B：?jiǎn)?dòng)狀態(tài)崖蜜，數(shù)據(jù)線（sda）下降沿并且時(shí)鐘線（scl）處于高電平浊仆。只有“啟動(dòng)信號(hào)”發(fā)出以后，其他的命令才有效豫领。
- C：寫狀態(tài)抡柿，可以對(duì)數(shù)據(jù)線（sda）進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入修改，數(shù)據(jù)線（sda）可以變化并且時(shí)鐘線（scl）處于低電平狀態(tài)等恐。
- D：讀狀態(tài)洲劣，數(shù)據(jù)線（sda）的數(shù)據(jù)不能改變，數(shù)據(jù)線（sda）不變并且時(shí)鐘線（scl）處于高電平狀態(tài)课蔬。
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E：停止?fàn)顟B(tài)囱稽，數(shù)據(jù)線（sda）上升沿并且時(shí)鐘線（scl）處于高電平狀態(tài)。
注意：
1二跋、每一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸都會(huì)開(kāi)始于“啟動(dòng)信號(hào)”战惊，結(jié)束于“停止信號(hào)”。
2扎即、每個(gè)正在接收數(shù)據(jù)的EEPROM在接收到一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后吞获，通常需要發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，而每個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的EEPROM在發(fā)出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后铺遂，通常要接收一個(gè)應(yīng)答信號(hào)衫哥。
3、所謂的應(yīng)答信號(hào)是將數(shù)據(jù)線拉低襟锐，也就是低電平信號(hào)撤逢，非應(yīng)答信號(hào)就是高電平信號(hào)。
4、在讀操作中蚊荣，結(jié)束時(shí)發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)初狰，然后發(fā)送通知信號(hào)。
1.1 EEPROM的寫入和讀出方式
串行EEPROM一般具有兩種寫入方式：一種是字節(jié)寫入方式互例；一種是頁(yè)寫入方式奢入。允許在一個(gè)寫周期內(nèi)對(duì)一個(gè)字節(jié)到一頁(yè)的若干個(gè)字節(jié)進(jìn)行編程寫入。
為了程序的簡(jiǎn)單起見(jiàn)媳叨，我們這里只討論串行EEPROM的一個(gè)字節(jié)的寫入和讀出方式腥光。
1.2 寫操作
EEPROM的寫操作（字節(jié)編程方式）：通過(guò)讀寫控制器把一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到EEPROM中指定地址的存儲(chǔ)單元。過(guò)程如下：EEPROM讀寫控制器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)糊秆，緊跟著是8位的控制字武福，然后接收到一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，接著是EEPROM存儲(chǔ)單元的地址痘番，然后接收到一個(gè)應(yīng)答信號(hào)捉片，接著是要寫入的8位數(shù)據(jù)，然后接收到一個(gè)應(yīng)答信號(hào)汞舱，便產(chǎn)生停止信號(hào)伍纫。
在這里我還是想再次強(qiáng)調(diào)一下，sda上的應(yīng)答信號(hào)有效時(shí)是低電平昂芜，非應(yīng)答信號(hào)是高電平莹规。sda是雙向的，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入時(shí)泌神，應(yīng)答信號(hào)是接收到的，是輸入信號(hào)腻扇；在進(jìn)行控制字、地址和數(shù)據(jù)的寫入時(shí)砾嫉，是輸出信號(hào)。深入理解sda上的數(shù)據(jù)是怎樣來(lái)的是十分重要的焕刮，必須要徹底理清自己的思路才能著手寫代碼舶沿，要不然會(huì)十分混亂！
1.3 讀操作
EEPROM的讀操作：通過(guò)讀寫控制器讀取EEPROM中指定地址的存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)配并。串行EEPROM的讀操作分為兩步進(jìn)行括荡，讀寫控制器發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，緊接著是控制字溉旋，然后接收到一個(gè)應(yīng)答信號(hào)畸冲，接著是EEPROM存儲(chǔ)單元指定地址，然后接收到一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，再接著發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)邑闲，緊接著是控制字算行，接收應(yīng)答信號(hào)，讀出數(shù)據(jù)苫耸，接收非應(yīng)答信號(hào)州邢，最后發(fā)出停止信號(hào)。
這里要強(qiáng)調(diào)一下褪子，在讀操作進(jìn)行時(shí)量淌，在讀出數(shù)據(jù)時(shí)，sda是輸出端口并且接收一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)嫌褪。
小結(jié)：充分了解I2C總線協(xié)議是很必要的呀枢，特別是對(duì)sda這個(gè)雙向端口，何時(shí)是輸出端何時(shí)是輸入端更是對(duì)設(shè)計(jì)有著重要的影響渔扎。把握住全局硫狞，理清設(shè)計(jì)思路才能寫出優(yōu)秀的代碼。下面晃痴，我們就EEPROM 的Verilog HDL程序進(jìn)行一個(gè)專題的系列介紹残吩。參照了夏宇聞老師的《Verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程》。
