国产risc-v微控制器读写AT24C32

只看该作者 · 2025-7-29 20:40

本帖最后由点赞于 2025-7-30 21:56 编辑

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）即电可擦除可编程只读存储器，是一种可以通过电信号多次擦除和改写数据的非易失性存储器。它在断电后仍能保持存储的数据，广泛应用于需要灵活存储和修改少量关键信息的场景。
一、EEPROM 的核心特点

非易失性
断电后数据不会丢失，这是其与 RAM（随机存取存储器）的核心区别，适合存储需要长期保存的信息（如设备配置参数、校准数据等）。
电可擦除与改写
无需紫外线照射（不同于早期的 EPROM），可通过电信号直接擦除和写入数据，操作便捷，支持单字节或单页级别的擦写（部分型号）。
擦写寿命有限
通常有10 万至 100 万次的擦写寿命，多次擦写后可能出现数据错误，因此设计时需避免频繁对同一地址写入（可通过 “磨损均衡” 算法优化）。
读写速度适中
读取速度较快（与 ROM 接近），但写入速度较慢（需先擦除再写入，通常毫秒级），不适合高频数据更新场景。
容量较小
常见容量为几十字节到几兆字节（MB），远小于 Flash 存储器，适合存储少量关键数据（如设备序列号、用户设置等）。

二、EEPROM 的典型应用

嵌入式系统：存储设备的启动配置、硬件参数（如传感器校准值）。
消费电子：智能手表的用户设置、打印机的墨盒计数。
汽车电子：存储车辆 VIN 码、故障码、里程数据等。
工业控制：PLC（可编程逻辑控制器）的运行参数、设备状态记录。

三、AT24C32介绍

EEPROM 存储器芯片型号非常多，我们今天使用的AT24C32就是其中比较常见的串行EEPROM 存储器芯片。它具有如下特点：

存储容量：AT24C32 的存储容量为 32Kb，即 4096 字节，适合存储少量的配置信息、校准参数、设备标识等数据。
工作电压：支持 2.7V 至 5.5V 的工作电压范围，部分版本也支持 1.8V 至 5.5V，能适应不同的供电环境。
低功耗：在 5.5V 电压下，静态电流仅为 2μA，对于电池供电或能量采集系统尤为重要。
串行接口：采用两线式串行接口（I2C）进行数据通信，只需要 SCL（串行时钟输入引脚）和 SDA（串行数据输入 / 输出引脚）两个接口，占用引脚少，适合资源受限的嵌入式系统或小型设备。
数据保护：具有写保护引脚 WP，当 WP 引脚为高电平时，AT24C32 将无法写入数据，起到对数据的保护作用。
页写模式：支持 32 字节的页写模式，部分页写操作也是允许的，提高了数据写入效率。
高可靠性：耐久性达到 100 万次写入周期，数据保留时间长达 100 年，具有较高的稳定性和可靠性。
多种封装形式：提供 8 引脚 JEDEC PDIP、8 引脚 JEDEC SOIC、8 引脚 EIAJ SOIC 和 8 引脚 TSSOP 等封装形式，满足不同应用场景的需求。

只看该作者 · 2025-7-29 20:43

本帖最后由点赞于 2025-7-30 21:26 编辑

电路原理图

今天我使用的是一个同时集成了AT24C32和DS3231的模块。它们都使用I2C通讯，在这个模块上都挂在同一个I2C总线上，使用不同的地址来访问。其中AT24C32相关的原理图如下：

原理图上器件型号写的是AT24C02，实际模块上焊接的是AT24C32，它们pin2pin兼容，只是容量不同。
AT24C32具有三个地址配置引脚：A0/A1/A2。
在原理图上，这三个地址引脚默认是上拉状态，即器件的地址是7。当使用其他地址或多个AT24CXX都挂在同一个I2C总线上时，可以通过短接R2~R4给器件分配不同的地址。这个地址在后面的控制代码中会用到。

该模块上的I2C总线已经有上拉电阻，在控制板中该总线可以不再接上拉电阻。

只看该作者 · 2025-7-29 20:45

本帖最后由点赞于 2025-7-30 21:30 编辑

HPM5361与MPU6050的连接：

使用的HPM5361开发板P1接口有两组I2C接口，这里使用I2C0接口，及PB03和PB02引脚。

这两个引脚，在开发板上已经有了10K的上拉电阻，使用的AT24C32模块上也有上拉电阻，这里可以共存，不需要特殊处理。

只看该作者 · 2025-7-29 20:49

本帖最后由点赞于 2025-7-30 21:38 编辑

工程创建及资源配置：
一、新建工程

打开RT-Thread Studio，在菜单选：文件-->新建-->RT-Thread 项目，在打开的“新建项目”选项卡，填写项目名称，选择“基于开发板”，其他选项默认，点“完成”按钮。

二、配置工程资源

双击工程下的“RT-Thread Setting”，打开RT-Thread Setting选项卡。
在软件包项目下，点“添加软件包”。

在打开的搜索页面搜索“at24”，在出现的项目中点“at24cxx“软件包的”添加“按钮。

在”软件包“标签页，配置at24cxx软件包：

在”组件“标签页打开”使用I2C设备驱动程序“

在”硬件“标签页，打开”Enable I2C“选项，并打开I2C0。

只看该作者 · 2025-7-30 21:30

本帖最后由点赞于 2025-7-30 21:46 编辑

主要代码：
读寄存器：

复制

static rt_err_t read_regs(at24cxx_device_t dev, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)

{

    struct rt_i2c_msg msgs;



    msgs.addr = AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput;

    msgs.flags = RT_I2C_RD;

    msgs.buf = buf;

    msgs.len = len;



    if (rt_i2c_transfer(dev->i2c, &msgs, 1) == 1)

    {

        return RT_EOK;

    }

    else

    {

        return -RT_ERROR;

    }

}

读一个字节：

复制

static uint8_t at24cxx_read_one_byte(at24cxx_device_t dev, uint16_t readAddr)

{

    rt_uint8_t buf[2];

    rt_uint8_t temp;

#if (PKG_AT24CXX_EE_TYPE > AT24C16)

    buf[0] = (uint8_t)(readAddr>>8);

    buf[1] = (uint8_t)readAddr;

    if (rt_i2c_master_send(dev->i2c, AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput, RT_I2C_WR, buf, 2) == 0)

#else

    buf[0] = readAddr;

    if (rt_i2c_master_send(dev->i2c, AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput, RT_I2C_WR, buf, 1) == 0)

#endif

    {

        return RT_ERROR;

    }

    read_regs(dev, 1, &temp);

    return temp;

}

写一个字节：

复制

static rt_err_t at24cxx_write_one_byte(at24cxx_device_t dev, uint16_t writeAddr, uint8_t dataToWrite)

{

    rt_uint8_t buf[3];

#if (PKG_AT24CXX_EE_TYPE > AT24C16)

    buf[0] = (uint8_t)(writeAddr>>8);

    buf[1] = (uint8_t)writeAddr;

    buf[2] = dataToWrite;

    if (rt_i2c_master_send(dev->i2c, AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput, RT_I2C_WR, buf, 3) == 3)

#else

    buf[0] = writeAddr; //cmd

    buf[1] = dataToWrite;

    //buf[2] = data[1];





    if (rt_i2c_master_send(dev->i2c, AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput, RT_I2C_WR, buf, 2) == 2)

#endif

        return RT_EOK;

    else

        return -RT_ERROR;



}

读一页：

复制

static rt_err_t at24cxx_read_page(at24cxx_device_t dev, uint32_t readAddr, uint8_t *pBuffer, uint16_t numToRead)

{

    struct rt_i2c_msg msgs[2];

    uint8_t AddrBuf[2];



    msgs[0].addr = AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput;

    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;



#if (PKG_AT24CXX_EE_TYPE > AT24C16)

    AddrBuf[0] = readAddr >> 8;

    AddrBuf[1] = readAddr;

    msgs[0].buf = AddrBuf;

    msgs[0].len = 2;

#else

    AddrBuf[0] = readAddr;

    msgs[0].buf = AddrBuf;

    msgs[0].len = 1;

#endif



    msgs[1].addr = AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput;

    msgs[1].flags = RT_I2C_RD;

    msgs[1].buf = pBuffer;

    msgs[1].len = numToRead;



    if(rt_i2c_transfer(dev->i2c, msgs, 2) <= 0)

    {

        return RT_ERROR;

    }



    return RT_EOK;

}

写一页：

复制

static rt_err_t at24cxx_write_page(at24cxx_device_t dev, uint32_t wirteAddr, uint8_t *pBuffer, uint16_t numToWrite)

{

    struct rt_i2c_msg msgs[2];

    uint8_t AddrBuf[2];



    msgs[0].addr = AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput;

    msgs[0].flags = RT_I2C_WR;



#if (PKG_AT24CXX_EE_TYPE > AT24C16)

    AddrBuf[0] = (uint8_t)(wirteAddr>>8);

    AddrBuf[1] = (uint8_t)wirteAddr;

    msgs[0].buf = AddrBuf;

    msgs[0].len = 2;

#else

    AddrBuf[0] = wirteAddr;

    msgs[0].buf = AddrBuf;

    msgs[0].len = 1;

#endif



    msgs[1].addr = AT24CXX_ADDR | dev->AddrInput;

    msgs[1].flags = RT_I2C_WR | RT_I2C_NO_START;

    msgs[1].buf = pBuffer;

    msgs[1].len = numToWrite;



    if(rt_i2c_transfer(dev->i2c, msgs, 2) <= 0)

    {

        return RT_ERROR;

    }



    return RT_EOK;

}

通过在eeprom的最后一个字节，先写后读检查eeprom：

复制

rt_err_t at24cxx_check(at24cxx_device_t dev)

{

    uint8_t temp;

    RT_ASSERT(dev);



    temp = at24cxx_read_one_byte(dev, AT24CXX_MAX_MEM_ADDRESS - 1);

    if (temp == 0x55) return RT_EOK;

    else

    {

        at24cxx_write_one_byte(dev, AT24CXX_MAX_MEM_ADDRESS - 1, 0x55);

        rt_thread_mdelay(EE_TWR);                 // wait 5ms befor next operation

        temp = at24cxx_read_one_byte(dev, AT24CXX_MAX_MEM_ADDRESS - 1);

        if (temp == 0x55) return RT_EOK;

    }

    return RT_ERROR;

}

读取任意位置任意长度的数据：

复制

rt_err_t at24cxx_read(at24cxx_device_t dev, uint32_t ReadAddr, uint8_t *pBuffer, uint16_t NumToRead)

{

    rt_err_t result;

    RT_ASSERT(dev);



    if(ReadAddr + NumToRead > AT24CXX_MAX_MEM_ADDRESS || NumToRead == 0)

    {

        return RT_ERROR;

    }



    result = rt_mutex_take(dev->lock, RT_WAITING_FOREVER);

    if (result == RT_EOK)

    {

        while (NumToRead)

        {

            *pBuffer++ = at24cxx_read_one_byte(dev, ReadAddr++);

            NumToRead--;

        }

    }

    else

    {

        LOG_E("The at24cxx could not respond  at this time. Please try again");

    }

    rt_mutex_release(dev->lock);



    return RT_EOK;

}

在任意地址写任意长度的数据：

复制

rt_err_t at24cxx_write(at24cxx_device_t dev, uint32_t WriteAddr, uint8_t *pBuffer, uint16_t NumToWrite)

{

    uint16_t i = 0;

    rt_err_t result;

    RT_ASSERT(dev);



    if(WriteAddr + NumToWrite > AT24CXX_MAX_MEM_ADDRESS || NumToWrite == 0)

    {

        return RT_ERROR;

    }



    result = rt_mutex_take(dev->lock, RT_WAITING_FOREVER);

    if (result == RT_EOK)

    {

        while (1) //NumToWrite--

        {

            if (at24cxx_write_one_byte(dev, WriteAddr, pBuffer[i]) == RT_EOK)

            {

                rt_thread_mdelay(2);

                WriteAddr++;

            }

            if (++i == NumToWrite)

            {

                break;

            }

            rt_thread_mdelay(EE_TWR);

        }

    }

    else

    {

        LOG_E("The at24cxx could not respond  at this time. Please try again");

    }

    rt_mutex_release(dev->lock);



    return RT_EOK;

}

硬件初始化：

复制

at24cxx_device_t at24cxx_init(const char *i2c_bus_name, uint8_t AddrInput)

{

    at24cxx_device_t dev;



    RT_ASSERT(i2c_bus_name);



    dev = rt_calloc(1, sizeof(struct at24cxx_device));

    if (dev == RT_NULL)

    {

        LOG_E("Can't allocate memory for at24cxx device on '%s' ", i2c_bus_name);

        return RT_NULL;

    }



    dev->i2c = rt_i2c_bus_device_find(i2c_bus_name);

    if (dev->i2c == RT_NULL)

    {

        LOG_E("Can't find at24cxx device on '%s' ", i2c_bus_name);

        rt_free(dev);

        return RT_NULL;

    }



    dev->lock = rt_mutex_create("mutex_at24cxx", RT_IPC_FLAG_FIFO);

    if (dev->lock == RT_NULL)

    {

        LOG_E("Can't create mutex for at24cxx device on '%s' ", i2c_bus_name);

        rt_free(dev);

        return RT_NULL;

    }



    if(AddrInput > 7)

    {

        LOG_E("The AddrInput is invalid");

        rt_free(dev);

        return RT_NULL;

    }

    else

    {

#if (PKG_AT24CXX_EE_TYPE == AT24C04)

        if(AddrInput > 3)

        {

            LOG_E("The AddrInput is invalid");

            rt_free(dev);

            return RT_NULL;

        }

#elif (PKG_AT24CXX_EE_TYPE == AT24C08)

        if(AddrInput > 1)

        {

            LOG_E("The AddrInput is invalid");

            rt_free(dev);

            return RT_NULL;

        }

#elif (PKG_AT24CXX_EE_TYPE == AT24C16)

        if(AddrInput != 0)

        {

            LOG_E("The AddrInput is invalid");

            rt_free(dev);

            return RT_NULL;

        }

#endif  //PKG_AT24CXX_EE_TYPE

    }



    dev->AddrInput = AddrInput;

    return dev;

}