【Maker電子學】Flash 記憶體的原理與應用—PART8（I2C EEPROM）

Posted By Liang Bird on 7 月 29, 2024 in Flash 記憶體, Maker電子學, 教學文, 電子學 | 0 comments

上一回我們介紹了 I²C EEPROM 的應用情境，以及它的晶片封裝有哪些訊號，這一回我們要繼續介紹如何用 I²C 的通訊來操作 I²C EEPROM 的讀寫。

I²C 通訊

一個 I²C 通訊一定是由 master 發起。當 master 想要與某一個 slave 通訊時，它會在 bus 上送出一個 START condition，接著送出要通訊的 7-bit slave address，再加上一個 bit 的讀寫控制 bit。如果 bus 上有 slave 裝置符合這個 slave address，這個 slave 裝置就會在 I²C bus 上回應一個 ACK，讓 master 知道有人接電話了，Master 收到 ACK 後，確定它不是在對空氣講話，就會繼續接下來的通訊。

I²C 所有的通訊都是以 8-bit，也就是 byte 為單位，由 master 發起的第一個 byte 就是 7 個 bit 的 slave address 加上一個讀寫控制 bit：0 代表寫入、1 代表讀取，但 I²C address 這件事常常會讓人搞混，因為有時候我們會直接把第一個 byte 的內容當作 I²C address；以 24LC64 這個 I²C EEPROM 為例，有時候我們會講：對 0xA0 這個 I²C 位址通訊的話就是寫入、對 0xA1 這個位址通訊的話就是讀取，這種包含讀寫控制 bit 的位址表示方法，通常叫做「8-bit I²C address」，而如果我們將前面 7 個 bit 與讀寫控制 bit 分開來說，那就是「7-bit I²C address」，以 24LC64 來說，它的 7-bit I²C address 就是 0x50。

因此，當我們看到一個裝置的 I²C address 時，最好先確定一下它到底是 7-bit 表示法還是 8-bit 表示法，特別是當它小於 0x80 的時候。

內部位址指標

在 24LC64 EEPROM 的內部有一個位址指標（address pointer），所有的讀寫操作都是經由這個指標完成的，在讀或寫之前，要先設定這個指標到要讀寫的位置上。

24LC64 有 64K bits 的容量，不過 I²C 的資料傳輸單位是 byte，因此 24LC64 內部實際上是以 8K bytes 的形式在儲存資料，要定址 8K 個不同的位址，需要 13 個 bit （2^13 = 8192），所以 24LC64 的內部位址指標是 13 個 bit。

讀取

以下是一個讀取的動作：

（圖片來源：Bird 提供）

當我們要讀取 24LC64 裡的資料時，首先要用 I²C 的寫入動作來設定位址指標，接著不要送出 STOP，而是直接用另一個 START 對 24LC64 的 slave address 開始一個讀取的動作，然後隨著 master 持續送出 SCL 訊號，24LC64 就會在 SDA 上吐出位址指標所指的那個 byte 的資料。每讀出一個 byte 的資料之後，24LC64 內部的位址指標會自動加一。

如果只要讀取一個 byte，那麼當一個 byte 吐完後，master 可以送出 NO ACK 狀態，結束這個回合；如果 master 送出 ACK，代表它還想要繼續讀取，這時 master 可以繼續送出 SCL 訊號，而因為 24LC64 內部的位址指標在剛剛讀完上一個 byte 時就已經自動加一，它當然就會繼續吐出下一個位址的資料。