基于FPGA读写AT24C256 EEPROM芯片

在FPGA上面根据IIC接口协议用verilog语言读写AT24C256 EEPROM芯片

目录

前言

一、EEPROM简介

二、管脚信息

三、IIC协议

四、读写模式

五、字节写

六、随机地址读

七、参考资料

总结

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前言

        EEPROM (E2PROM，Electrically Erasable Progammable Read Only Memory)即电可擦除可编程只读存储器， 是一种常用的非易失性存储器（掉电后，数据不丢失）。本文将在介绍IIC协议和EEPROM有关的基础知识后，说明如何配置AT24C256 EEPROM这块芯片，包含对相关指令的解析和读写操作需要注意的点，当然，仿真图必不可少了，文中也有给出相应的仿真图。

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提示：以下是本篇文章正文内容，希望能帮助到各位，转载请附上链接。

一、EEPROM简介

        EEPROM（带电可擦可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像EPROM芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中，当计算机在使用的时候可频繁地反复编程，因此EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。

二、管脚信息

        芯片架构如下图所示

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        该芯片一共有8个引脚。其中E0、E1、E2是地址位，GND为地，Vcc为电源，wp为写保护引脚，为低可写，SCL是时钟线，SDA是数据线（双向端口）。

三、IIC协议

        IIC (I2C，Inter－Integrated Circuit)即集成电路总线，是一种两线式串行总线。I2C总线由数据线SDA和时钟线SCL构成通信线路，既可用于发送数据，也可接收数据。IIC是半双工通信方式。

1）空闲状态

        I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。 

2）起始信号与停止信号

        起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

        停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

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3）数据有效性

        I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

4）应答信号ACK

        发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。

5）数据的传送

        在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。

四、读写模式

        AT24C256中256表示其容量为256kbit，即32768*8bit，在芯片内部被划分为512页，每页有64个字节。32768对应15bit地址位。

        对于写，AT24C256支持字节写和页写。

        对于读，AT24C256支持当前地址读，随机地址读和连续读（读到最后一页的最后一个地址时跳转到第一页的第一个地址）。

        读写操作通过读写控制位区分。如下图所示。

        本文主要介绍字节写和随机地址读。

注意字节写时，要等待当前数据写完再写入下一个数据，有一个延时等待操作，对于AT24C256，需要等待5ms。

五、字节写

        写操作的时候，先要确定写的地址和数据，然后依次写器件地址->写地址->写data

 其中E2、E1、E0由硬件决定，像如下这张图，地址全被设为0。

        下面是往地址1写入数据1的仿真图。

六、随机地址读

        读操作的时候，先要确定读的地址，所以：写模式->写读的地址->读模式->读数据

        要执行随机读取，设备地址字节和字地址字节将作为虚拟写入序列的一部分传输到 AT24C256C。一旦设备地址字节和字地址字节被 AT24C256C 计时并确认，主机必须生成另一个启动条件。​​

        主机通过再发送一个设备地址字节（读写控制位设置为逻辑 1）来启动当前地址读取。AT24C256C 以 ACK 响应设备地址字节，并串行计时第一个数据字并递增其内部地址计数器。只要主机继续确认每个数据字，设备将继续传输连续的数据字。要结束序列，主机以 NACK 响应，然后是停止条件。

         下面是从地址1读出数据1的仿真图。

七、参考资料

https://download.youkuaiyun.com/download/m0_66360845/89580067https://download.youkuaiyun.com/download/m0_66360845/89580067

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总结

         以上就是今天要分享的全部内容，本文说明了如何使用AT24C256这块EEPROM芯片，包含对相关操作的解析和读写操作需要注意的点，也给出了仿真图，当然，对于该EEPROM的读写程序在实际中也已经验证通过了。