AT24C256在单片机系统中的应用

1引言

AT24C256 是ATMEL公司256kbit串行电可擦的可编程只读存储器，8引脚双排直插式封装，具有结构紧凑、存储容量大等特点，可以在2线总线上并接4片该 IC，特别适用于具有高容量数据储存要求的数据采集系统。本文将介绍该IC的工作原理和与单片机的软硬件接口。

2AT24C256的主要特性及引脚说明：

2．1主要特性——芯片有3种工作电压；
5.0V（VCC=4.5V～5.5V）
2.7V（VCC=2.7V～5.5V）
1.8V（VCC=1.8V～3.6V）
——内部可以组成32k×8存储单元；
——2线串行接口；
——斯密特触发，滤波输入抑制噪声；
——双向数据传送协议；
——硬件写保护引脚和软件数据保护功能；
——具有64字节页写模式。

2．2AT24C256引脚说明

其引脚排列如图1所示。

A0、A1：地址选择输入端。在串行总线结构中，可以连接4个AT24C256IC。用A0、A1来区分各IC。A0、A1悬空时为0。

SCL：串行时钟输入。上升沿将SDA上的数据写入存储器，下降沿从存储器读出数据送SDA上。

SDA：双向串行数据输入输出口。用于存储器与单片机之间的数据交换。

WP：写保护输入。此引脚与地相连时，允许写操作；与VCC相连时，所有的写存储器操作被禁止。如果不连，芯片内部下拉到地。

VCC：电源。

GND：地。

NC：空。

3AT24C256的工作原理

AT24C256内部有512页，每一页为64字节，任一单元的地址为15位。地址范围0000H～7FFFH。

3.1芯片工作状态

1）时钟和数据传送

 一般情况下，SDA被外部的设备拉到高，只有当SCL为低电平时，SDA上的数据变化，表示要传送数据。SCL为高时SDA变化表示状态变化。

2）开始状态（START）

当SCL为高时，SDA由高到低表示数据传送开始，这一状态必须在所有命令之前。

3）结束状态（STOP）

当SCL为高时，SDA由低到高表示数据传送结束状态。

4）应答状态（ACK）

所有的地址和数据都是以8位的形式串行传送给存储器或从存储器读出的。存储器在第9个时钟周期SDA发零信号表示已经收到8位数据。见图2总线协议图。

3.2设备选址

EEPROM 进入开始状态后，需要一个8位的地址字来选择芯片进行读写。设备地址字由5位0、1组成的命令字和两位地址选择位A1、A0和一位读/写操作位构成。对于 AT24C256，命令字为“10100”，同一串行总线上可以连接4个设备，由地址线A1，A0加以区分。如只有一个AT24C256，A1，A0都取 0。最低位为1表示读操作，0表示写操作。10100A1A0R/W

4AT24C256的读写方式和5工作时序

4.1写操作

有两种方式：写字节和写页。

1）写字节

向 AT24C256发送设备地址字并接到应答信号后，需要发送2个8位地址来选择要写数据的地址，AT24C256接收到这个地址，应答一个零信号，然后根据时钟写8位数据到AT24C256。存储器接收到数据后返回一个应答信号。写数据结束，AT24C256进入内部计时的写周期。在写循环过程中所有的输入都不能进行，直到写结束，EEPROM才响应，写字节过程如图2所示。

2）写页

AT24C256 具有64字节作为一页的写页功能，可以一次性写入一页。写页的初始化过程与写字节的方法基本相同。不同的是写入一个字节后，微控制器不发停止状态命令，而是在应答信号后，接着输入63个字节。每一个字节接收到后，EEPROM照样输出一个为零的应答信号。因为一页只有64个单元，所以数据字的地址低6位接收到一个字节后会自动加1，高位地址不变，即页地址不变。当内部产生的地址到页边界时，接下来的字节要放至该页的开始。如果发送至E2PROM的数据超过 64字节，则最早写的字节将被覆盖，流程见图3的写页操作。

4.2读操作

读操作有3种方式。初始化过程与写操作基本相同，只是将设备选择字中的最低位改成读。读操作流程图见图4。

1）当前地址读

内部数据的地址保持在最后的读写操作地址加1上，只要芯片有电源供给，这个地址一直保持着。读到EEPROM的最后字节后又回到最开始的位置。

2）随机读

随机读前先要向EEPROM写入一个字节地址，然后才能读。

3）读串

既可以是当前地址读，也可以是随机地址读。微控制器接收到一个字后，回一个应答信号。一旦EEPROM接收到应答信号，地址加1，接着输出下一个字节。微控制器接收到数据后不回应答信号时，表示读过程结束。

5单片机数据采集系统中的应用

5.1硬件连接

图 5是AT24C256在单片机数据采集系统中应用的原理图。整个采集系统由AT89C51控制，负责对外围芯片的初始化和数据传送。其中DS1302是 Dallas公司的时钟芯片，在此系统中的作用是产生年、月、日、时、分、秒，用于记录采集数据的时间。2543是具有11个模拟通道的12位串行A/D 芯片，要采集的数据从传感器经信号调制直接连到2543的模拟输入口。AT24C256用来保存采集的时间和数据。

5.2软件编程

写一个字节到AT24C256，要写的字节在A寄存器中。
BYTEW：MOVR2，＃8
SETBP1.5
SETBP1.4；停止总线操作
NOP
NOP
CLRP1.4
CLRP1.5;启动总线操作
OTSLP：RLCA
JNCBITLS
SETBP1.4
JMPOTSL1
BITLS:CLRP1.4
OTSL1:SETBP1.5；写数据
NOP
NOP
CLRP1.5
DJNZR2,OTSLP
SERBP1.5
SETBP1.4
RET

参考文献
[1]ATMEL公司.AT24C256的技术资料.
[2]何立民.单片机实用技术选编[M].北京航空航天大学出版社，1992.