E2PROM的原理以及应用

1、EEPROM的原理以及应用、常用串行EEPROM的简介1）引脚描述SCL:串行时钟SDA:串行数据A20:设备地址、页地址WP:写禁止VCC:电源供电GND:地2）内存管理以Atmel公司的2线EEPROM为例，从AT24C01AT24C16,其内存架构分另由16page*8byte、32page*8byte、32page*16byte、64page*16byte、128page*16byte组成。寻址字节需要711bit的数据字。AT24C32和AT24C64分别由128page*32byte、256page*32byte组成。系统提供了2个字节的寻址数据字。3）器件操作时钟和数据传输：SD

2、A引脚正常状态下由外部器件拉高。SDA上的数据只有在SCL为低的时间段才能进行改变，在SCL为高时SDA数据的更改会表现为如下所述的一个开始条件或者一个结束条件。开始条件：SCL为高，SDA由高变为低是一个开始条件，开始命令优先于其他所有的命令。结束条件：SCL为高，SDA由低变为高是一个结束条件。在一个读序列之后的结束命令，会将EEPROM置于一个待机电源模式。响应：所有的地址和数据字都是以8bit字，串行的传入或者传出EEPROM。在第九个时钟周期，EEPROM发出一个0来作为收到一个字的响应信号。Twr：一个写序列的有效结束条件到一个内部的写周期结束。ByteWriteSTARTWRID

3、EVICEIADDRESSEWOHDADDRESSDATAsdalineMSBACKR/wLSBACKLSBre3,PageWriteSTARTWRITEDATA(n*x)SDALNFWORDADDRESS3DEVICE=IESSDATA汩+TlCATAaU-SBACKR/wL-SBACKACKACK注：页写的自加计数是低5位自加，高位不变，以保证在当前页。页写到当前页的最后边界时，会计数到最开始到位置。如果MCU发给EEPROM的数据超过了32个时，会发生卷边，覆盖掉前面的数据。CurrentAddressReadSDALINESTARTDEVICEADDHESSREADSTOPDATANA

4、CKLSB注：上次读、写操作的地址加1。只要芯片不掉电，就会暂存在芯片中。RandomReadARdeviceTADDRESSWORDADDRESSnADEVICERADDRESSATDSDALNEInUMSBMSBACKR/wLSBMSBACKLSBACKLSBTONDUMMYWRTESequentialReadDEVICEADDRESSSDALINESTOPHackR/wACACDATAnDATAm+1注意：连续读时每读完1字节后主机要发应答给主机，但在最后1字节后(即停止信号前)主机不发应答。二、相关其他存储器非易失性记忆体像EPROM,EEPROM和FLASH能在断电后仍保存资料.但由

5、于所有这些记忆体均起源自唯读存贮器(ROM)技术，所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点.确切的来说，这些缺点包括写入缓慢，有限写入次数，写入时需要特大功耗等等.美国Ramtron公司铁电存贮器(FRAM)的核心技术是铁电晶体材料.这一特殊材料使得铁电存贮产品同时拥有随机存取记忆体(RAM)和非易失性存贮产品的特性.铁电晶体材料的工作原理是：当我们把电场加载到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态.晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态.一个我们拿来记忆逻辑中的0,另一个记忆1.中心原子能在常温，没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上.铁电记忆体不需要定时

6、刷新，能在断电情况下保存数据.三、EEPROM应用中出现问题以及处理的办法在实际应用过程中，发现一些问题，整理如下，希望能够对各位有所帮助。1.因快速操作E2PROM造成读写数据出错在实际应用中有时会发现对E2PROM的读写会有随机的出错现象，而程序控制上检查不出有任何问题，从示波器上捕获的波形来看读写操作波形正常，但读操作时从E2PORM传输出的数据与E2PROM实际存储的数据不同，对写操作而言波形显示的写入数据与预期相同，但写操作完毕后E2PROM中存储的数据确与写入数据不符。这种现象有时会随机出现，但根据示波器捕获的波形判断与控制程序本身无关，并且可以排除硬件问题，在查阅E2PROM规格

7、书后发现有一个很容易忽略的参数：Tdhdl,此参数用于规定当对E2PROM进行一次I2C操作后必须再等待一段时间才能再对E2PROM进彳TI2C操作。Tdhdl如下图所示SDAIN-ICLCIIM-ICHDXIICLDX用D“日依SDA>AR1>CONDITIONINPUTCHANGE:r<4TDHDL!<-stop£*BUSFRIE当对E2PROM访问完成后,行新的访问（无论是读或写）问题就是由此引起的。如果没有等待大于Tdhdl定义的时间就对E2PROM进,将可能出错，读出或写入的数据无法保证正确。上诉解决措施：在每次访问E2PROM前或每次访问E2PRO

8、M后强制等待大于Tdhdl规定的时间肯定可以解决此问题，但会增加每次访问E2PROM的时间，人为降低了系统的性能。针对此情况，可以定义一全局变量，用于指定访问E2PROM需要等待的时间，每次访问完E2PROM后设置此全局变量大于等于下次访问需要等待的时间，然后结束本次访问并返回主程序。此全局变量将在定时中断中根据系统运行时间的消耗进行修定。在访问E2PROM时首先检测上述全局变量中要求等待的时间是否已经完成，如果完成就可以立即进行E2PROM的访问，如果没有完成就强制等要求等待的时间完成后再进行E2PROM的访问，从而解决此问题。2.使用写操作引起的失误E2PROM支持页写操作，实际应用过程中

9、使用页写时常常会犯一些错误：连续进行写操作会出现错误在连续进行对E2PROMJ操作时会可能会出现数据不能够正确写入E2PROM此时如果用示波器捕获波形，将会发现写操作的波形与需要的操作完全符合，但操作完成后E2PROW存储的数据却与写入数据不符。引起此问题的原因为没有等待足够的时间供E2PROM!行写入。在进彳T写操作时，E2PRO炳部硬件具备缓冲寄存器，待写入的数据不是直接写入指定地址存储器中，而是先存储在缓冲寄存器中，然后再通过内部电路写入指定地址存储器中。当通过I2C协议将需要写入的数据写入E2PROMJ缓冲寄存器后，I2C传输完成，此时需要等待一段时间供E2PROMS行从缓冲寄存器写入

10、指定地址存储器中，否则写入数据可能失败，造成写操作出现错误。解决措施：使用与因快速操作E2PROM造成读写数据出错类似的方法，定义一个全局变量，用于指定写入E2PROM需要等待的时间，每次对E2PROM进行写操作后后设置此全局变量大于等于E2PROM写入数据需要等待的时间，然后结束本次写操作并返回主程序。此全局变量将在定时中断中根据系统运行时间的消耗进行修定。在每次访问E2PROM时首先检测上述全局变量中要求等待的时间是否已经完成，如果完成就可以立即进行E2PROM的访问，如果没有完成就强制等要求等待的时间完成后再进行E2PROM的访问，从而解决此问题。使用页写操作时出现错误E2PROM支持页

11、写或多字节连续写操作，实际应用过程中可能出现写操作错误，表现为写入数据没有写入期望地址，同时会将期望地址附近数据破坏。进行页写或多字节连续写操作时，首先需要指定地址，然后连续传输指定地址及跟随其后的地址对应的数据，E2PROM硬件在进行写操作后时会自动对操作地址加1,以方便下一次操作。但是E2PROM这种地址自加操作对应写操作而言自是针对子地址的低几位（具体是几位与E2PROM硬件有关，不同厂家的E2PROM有所区别），当参与自加的低几位地址都加到二进制的“1”时，再次操作完毕后自加的结果将会使低几位地址变为“0”，即操作地址指针跳回本页的起始地址，而不是继续增加。如可以进行16字节页写的E2

12、PROM,即参与自加的子地址为低4位，如果从0x010开始连续写不超过16字节数据将不会出错；而从0x011开始连续写16字节数据将会出错，E2PROM内部地址自加电路将会把前15个字节数据写入0x0110x01f中，这部分为正确的，而第16个字节的数据将会写入0x010中，而不是预期的0x020中。解决措施：当需要进行页写或连续多字节写入时，首先需要对数据长度和起始写入地址进行判断，如果可能存在E2PROM地址自加出错现象，需要将需要操作的数据分为两部分，先将前面数据通过连续多字节写操作写入E2PROM的自加地址结束处，然后再循环进行页写操作或多字节连续写操作。3.使用读操作引起的失误E2PROM支持多字节连续读操作，实际应用过程中可能出现读操作错误，表现为读出数据与E2PROM实际地址对应数据不符。进行多字节连续读操作时，首先需要指定地址，然后读取指定地址及跟随其后的地址对应的数据，E2P