14.6 EEPROM的页写入

在向 EEPROM 连续写入多个字节的数据时，如果每写一个字节都要等待几 ms 的话，整体上的写入效率就太低了。因此 EEPROM 的厂商就想了一个办法，把 EEPROM 分页管理。24C01、24C02 这两个型号是 8 个字节一个页，而 24C04、24C08、24C16 是 16 个字节一页。我们开发板上用的型号是 24C02，一共是 256 个字节，8 个字节一页，那么就一共有 32 页。

分配好页之后，如果我们在同一个页内连续写入几个字节后，最后再发送停止位的时序。EEPROM 检测到这个停止位后，就会一次性把这一页的数据写到非易失区域，就不需要像上节课那样写一个字节检测一次了，并且页写入的时间也不会超过 5ms。如果我们写入的数据跨页了，那么写完了一页之后，我们要发送一个停止位，然后等待并且检测 EEPROM 的空闲模式，一直等到把上一页数据完全写到非易失区域后，再进行下一页的写入，这样就可以在很大程度上提高数据的写入效率。
/*****************************I2C.c 文件程序源代码*******************************/
（此处省略，可参考之前章节的代码）
/***************************Lcd1602.c 文件程序源代码*****************************/
（此处省略，可参考之前章节的代码）

1. /****************************eeprom.c 文件程序源代码*****************************/
2. #include <reg52.h>
4. extern void I2CStart();
5. extern void I2CStop();
6. extern unsigned char I2CReadACK();
7. extern unsigned char I2CReadNAK();
8. extern bit I2CWrite(unsigned char dat);
10. /* E2 读取函数，buf-数据接收指针，addr-E2 中的起始地址，len-读取长度 */
11. void E2Read(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len){
12. do { //用寻址操作查询当前是否可进行读写操作
13. I2CStart();
14. if (I2CWrite(0x50<<1)){ //应答则跳出循环，非应答则进行下一次查询
15. break;
16. }
17. I2CStop();
18. }while(1);
20. I2CWrite(addr); //写入起始地址
21. I2CStart();//发送重复启动信号
22. I2CWrite((0x50<<1)|0x01); //寻址器件，后续为读操作
23. while (len > 1){//连续读取 len-1 个字节
24. *buf++ = I2CReadACK(); //最后字节之前为读取操作+应答
25. len--;
26. }
27. *buf = I2CReadNAK(); //最后一个字节为读取操作+非应答
28. I2CStop();
29. }
30. /* E2 写入函数，buf-源数据指针，addr-E2 中的起始地址，len-写入长度 */
31. void E2Write(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len){
32. while (len > 0){ //等待上次写入操作完成
33. do { //用寻址操作查询当前是否可进行读写操作
34. I2CStart();
35. if (I2CWrite(0x50<<1)){ //应答则跳出循环，非应答则进行下一次查询
36. break;
37. }
38. I2CStop();
39. } while(1);
40. //按页写模式连续写入字节
42. I2CWrite(addr); //写入起始地址
43. while (len > 0){
44. I2CWrite(*buf++); //写入一个字节数据
45. len--; //待写入长度计数递减
46. addr++; //E2 地址递增
47. //检查地址是否到达页边界，24C02 每页 8 字节，
48. //所以检测低 3 位是否为零即可
49. if ((addr&0x07) == 0){
50. break; //到达页边界时，跳出循环，结束本次写操作
51. }
52. }
53. I2CStop();
54. }
55. }

遵循模块化的原则，我们把 EEPROM 的读写函数也单独写成一个 eeprom.c 文件。其中E2Read 函数和上一节是一样的，因为读操作与分页无关。重点是 E2Write 函数，我们在写入数据的时候，要计算下一个要写的数据的地址是否是一个页的起始地址，如果是的话，则必须跳出循环，等待 EEPROM 把当前这一页写入到非易失区域后，再进行后续页的写入。

1. /*****************************main.c 文件程序源代码******************************/
2. #include <reg52.h>
4. extern void InitLcd1602();
5. extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
6. extern void E2Read(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
7. extern void E2Write(unsigned char *buf, unsigned char addr, unsigned char len);
8. void MemToStr(unsigned char *str, unsigned char *src, unsigned char len);
10. void main(){
11. unsigned char i;
12. unsigned char buf[5];
13. unsigned char str[20];
15. InitLcd1602(); //初始化液晶
16. E2Read(buf, 0x8E, sizeof(buf)); //从 E2 中读取一段数据
17. MemToStr(str, buf, sizeof(buf)); //转换为十六进制字符串
18. LcdShowStr(0, 0, str); //显示到液晶上
19. for (i=0; i<sizeof(buf); i++){ //数据依次+1,+2,+3...
20. buf[i] = buf[i] + 1 + i;
21. }
22. E2Write(buf, 0x8E, sizeof(buf)); //再写回到 E2 中
23. while(1);
24. }
25. /* 将一段内存数据转换为十六进制格式的字符串，
26. str-字符串指针，src-源数据地址，len-数据长度 */
27. void MemToStr(unsigned char *str, unsigned char *src, unsigned char len){
28. unsigned char tmp;
29. while (len--){
30. tmp = *src >> 4; //先取高 4 位
31. if (tmp <= 9){ //转换为 0-9 或 A-F
32. *str++ = tmp + "0";
33. }else{
34. *str++ = tmp - 10 + "A";
35. }
36. tmp = *src & 0x0F; //再取低 4 位
37. if (tmp <= 9){ //转换为 0-9 或 A-F
38. *str++ = tmp + "0";
39. }else{
40. *str++ = tmp - 10 + "A";
41. }
42. *str++ = " "; //转换完一个字节添加一个空格
43. src++;
44. }
45. }

多字节写入和页写入程序都编写出来了，而且页写入的程序我们还特地跨页写的数据，它们的写入时间到底差别多大呢。我们用一些工具可以测量一下，比如示波器，逻辑分析仪等工具。我现在把两次写入时间用逻辑分析仪给抓了出来，并且用时间标签 T1 和 T2 标注了开始位置和结束位置，如图 14-5 和图 14-6 所示，右侧显示的|T1-T2|就是最终写入 5 个字节所耗费的时间。多字节一个一个写入，每次写入后都需要再次通信检测 EEPROM 是否在“忙”，因此耗费了大量的时间，同样的写入 5 个字节的数据，一个一个写入用了 8.4ms 左右的时间，而使用页写入，只用了 3.5ms 左右的时间。
图 14-5  多字节写入时间
 
图 14-6  跨页写入时间