上一篇介紹過了I2C的基本原理以及相關的函數，這一篇會介紹EEPROM來做為I2C實作的示範。

什麼是EEPROM?

全名是電子抹除式可複寫唯讀記憶體，他是一種唯讀記憶體(ROM)可以透過程式去多次的寫入資料，同時斷電後不會清出資料。如果需清除資料可以在特定電壓下來清除資料，重新的寫入。

這一次使用的是AT24C256B EEPROM，它的特點如下

• 使用I2C介面
• 儲存容量256kbit (1 page 32K * 8)
• 硬體寫入保護

接下來來看一下腳位如何連接:

• VCC : 連接5V
• WP : 寫入保護 可以不用接(WP = 1 禁止寫入)
• SCL : 時鐘線 連接到開發板上的SCL (PB6)
• SDA : 資料線 連接到開發板上的SDA (PB7)
• A0 A1 A2 : 每一個I2C設備都有它專屬的地址在這為 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W，假設都不接的話地址為 1 0 1 0 0 0 0 R/W
• GND : 接地

時序

• 資料有效性 : 當SCL = 1時資料穩定 SDA不可更動 ; SCL = 0時資料混亂可進行資料交換
  
• 起始與結束信號
  

//I2C Start
SDA = 1;
delay();
SCL = 1;
delay();
SDA = 0;
delay();
SCL = 0;
delay();

//I2C Stop
SDA = 0;
delay();
SCL = 1;
delay();
SDA = 1;
delay();

• ACK : 下圖可以看到當EEPROM在接收到完整8bit訊息後，會在第9個bit去輸出ACK。
  

設備地址

上圖是AT24C256B的設備地址，前面有提到前4bit是設備固定的地址無法更動。可以更動後方A2-A0來改變地址，最多可以接上8個。

R/W : 指的是Read / Write 會接續在地址後方，透過R/W bit 可以告知EEPROM這一次的指令是要讀取還是寫入資料。 ( R = 1 , W = 0)

如何對AT24C256B寫入

• Byte write : 一次只寫入一個byte的資料量
  
  上圖為Byte Write的說明我們把它拆解成以下步驟 :

1. 先發送起始信號
2. 設備定址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0)，因為是寫入所以最後的R/W會是0。
3. 輸出一個ACK (這時Master可以去讀取看看有沒有ACK的回覆)
4. 接上第一個寫入地址
5. ACK
6. 第二個寫入地址
7. ACK
8. 要寫入的資料
9. ACK
10. 結束信號

這邊先說明一下寫入地址是什麼?

上圖可以看到AT24C256B的儲存空間是分為512頁且每一頁有64Byte。

First word address : 可以把它理解成頁數

Second word address : 可以把它理解成第幾頁當中的第幾個字

根據上面說的 512頁*64個字，而兩地址總共為15bit。(0-511)(0-63)

2^9 = 512頁 2^6 = 64個字所以在Second Word Address低6bit就是頁內地址而其餘的就是頁數地址。

舉例來說假如我們要寫第3頁的第2個位置就會是 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0

• Page Write : 一次寫入一整頁的64bytes
  
  上圖為Page Write的說明我們把它拆解成以下步驟 :

1. 先發送起始信號
2. 設備定址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0)，因為是寫入所以最後的R/W會是0。
3. 接上第一個寫入地址
4. ACK
5. 第二個寫入地址
6. ACK
7. 持續寫入n資料(0≤n≤63)，每一筆資料會接一個ACK
8. 停止信號

這邊要注意假設原先這一頁已有資料，後續超過的資料將覆蓋到同頁前面的資料並不會換頁。

如何對AT24C256B讀取

讀取分為三種方式: 當前地址讀取、隨機地址讀取、順序讀取

• 當前地址讀取 : AT24C256B會保存上一次讀or寫的地址，透過這個方式會去讀取n+1的位置。要注意假設是該頁最後一個位置會翻轉地址回到第一個地址。舉例來說假設上次寫入 0 page 1 word 那使用當前地址讀取就會讀到0 page 2 word的資料。
  

1. 先發送起始信號
2. 接上設備地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因為讀取所以最後的R/W會是1。
3. ACK
4. 這時會帶回該地址的資料
5. NACK (SDA = 1)
6. 發送停止信號

• 隨機地址讀取 : 下圖有一段是Dummy Write 在這過程其實是去寫入一個地址改變AT24C256B所儲存的上一次讀寫地址，接著透過當前地址讀的方法讀取資料。
  

1. 先發送起始信號
2. 設備地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0 )，因為是寫入所以最後的R/W會是0。(要寫入地址資料)
3. ACK
4. 寫入一個地址去改變AT24C256B的上一次地址
5. ACK

上方5個步驟是Dunny Write的拆解

6. 再發送一次起始信號(開始當前位置讀的步驟)
7. 設備地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因為讀取所以最後的R/W會是1。
8. ACK
9. 帶回讀取到的資料
10. NACK
11. 結束信號

• 連續讀取 : 啟動方式由隨機地址讀取與當前地址讀取來啟動，當每讀到一筆資料回覆給EEPROM一個ACK，就可以持續讀取資料。同樣當讀取到最後一筆時會把地址翻轉回第一個。
  

1. 起始信號
2. 設備地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 0 )，因為是寫入所以最後的R/W會是0。
3. ACK
4. 寫入頁地址
5. ACK
6. 頁內地址
7. ACK
8. 再發送一次起始信號
9. 設備地址(1 0 1 0 A2 A1 A0 1)，因為讀取所以最後的R/W會是1。
10. ACK
11. 只要有ACK就持續讀取資料，當要停止時則由MCU發送一個NACK
12. 結束信號