如何使用AVR Atmega32接口外部EEPROM

在本文中，我们将解释如何与外部EEPROM沟通使用I2C通信协议的AVR ATMEGA32 MCU。因此，让我们开始使用AVR Atmega32的EEPROM（AT24C16A）接口教程。

你通常需要一个外部EEPROM.当你的系统有一组用户可配置的设置，你需要保存，即使当系统关机;这样系统在下次启动时就会以这些配置启动。

在这种情况下，使用外部EEPROM为您提供了具有更大存储空间的优势（而不是在Atmega32中的内部EEPROM内置），除了保持用户配置，即使MCU失败也是如此。

在本文中，我们将使用Atmel EEPROM AT24C16A。它是一个16K位存储器，组织成每个8位的2048字(2048字节)。它有8个大头针，如下图所示。

A0，A1和A2引脚应留下未连接此特定EEPROM.以下绘图显示如何将其引脚连接到ATMEGA32 I2C引脚。您必须确保引脚7（WP连接到地面），因为此引脚是硬件写保护，除非接地，否则不会允许对存储器的任何写入操作。

I2C通信协议

I2C是一种总线接口连接，其包含在许多设备中，例如传感器，RTC（实时时钟）和EEPROM。它也被称为双线串行接口（TWI），它是低速设备之间的通信，用于在短距离内可靠的通信。I2C协议仅使用2个引脚，一个用于时钟（SCL）和一个用于数据（SDA）。在Atmega32中，这些引脚是PIN22（SCL）和PIN23（SDA）。它们分别在I / O端口C引脚0和1上复用。

因此，我们将首先使用AVR微控制器配置和启动I2C协议，然后我们将学习如何与EEPROM通信。

I2C在AVR ATMEGA32上的配置：

为了激活I2C协议，在主模式下，在Atmega32上需要配置3个寄存器:TWBR、TWSR和TWCR。我们将再次使用TWCR寄存器(在本教程的后面阶段)来操作通信。

TWBR：TWI比特率寄存器：

R / W.	R / W.	R / W.	R / W.	R / W.	R / W.	R / W.	R / W.
TWBR7	TWBR6	TWBR5	TWBR4	TWBR3	TWBR2	TWBR1	TWBR0

这是一个7位的寄存器，其值用于确定数据将在两个通信设备之间交换的比特率。用来计算这个比特率的公式如下

其中（TWBR）是TWI比特率寄存器中的值，TWPS是TWSR寄存器中的2位（TWPS0）＆（TWPS1）的值，这将在接下来解释。

出于本练习的目的，我们将把值0x07放在TWBR寄存器中。

TWSR: TWI状态寄存器:

R	R	R	R	R	R	R / W.	R / W.
TWS7	TWS6	TWS5	TWS4	TWS3	- - - - - -	TWPS1.	TWPS0.

在该寄存器中，我们只需要配置用于确定如上所述的比特率的位（TWPS0和TWPS1）。上述等式中的TWP的值如下确定

TWPS1.	TWPS0.	TWPS.
0	0	0
0	1	1
1	0	2
1	1	3.

在本文示例中，我们将把这些2位清除为零。

TWCR：TWI控制寄存器：

R / W.	R / W.	R / W.	R / W.	R	R / W.	1	R / W.
TWINT	TWEA	TWSTA	TWSTO	TWWC	差不多	- - - - - -	Twe.

该7位寄存器用于控制TWI的操作。现在，我们只需要设置差不多位(bit2)，它启用I2C模块并覆盖其引脚(端口C引脚0和1)的I/O功能。

到目前为止已完成我们现在可以为I2C初始化写一个函数，如下所示：

void TWI_Init (void) {TWSR=0;TWBR = 0 x07;TWCR | =(1 < <差不多);}

I2C操作

为了开始使用I2C进行通信，您需要通过以下步骤进行：

1. 通过控制TWI总线，通过将启动信号发送到自由时。
2. 启动TWI数据传输
3. 接收双胞胎数据。
4. 停止传输并释放TWI总线。

我们将在下面详细解释这些步骤。

1. 通过向其发送启动信号来控制TWI总线：

单片机作为TWI总线上的主人并对其进行控制，单片机感知到总线空闲，然后发出Start信号。这样做后，MCU捕获总线，其他设备不能发送数据，直到MCU释放总线，以避免数据冲突。之后，单片机就可以开始发送数据了。

在本节中，我们将为双线串行总线写入MCU的函数。

1. 设置TWCR寄存器的TWEN位，确保I2C使能。
2. 在TWCR寄存器的TWINT位上写1以清除中断标志。
   当I2C模块完成其当前工作并准备从SW获取更多命令时，硬件将该位设置为1。此外，清除此位会立即启动I2C模块。因此，每次我们想要启动I2C模块时，必须确保首先清除这个位，并轮询它，直到它再次变为1，因为这表明I2C已经成功执行了任务。
   注意:这个位永远不会被MCU硬件清除，你必须通过软件清除它。
3. 向TWSTA寄存器中写入1。
   设置该位使MCU在速率上发送总线上的起始信号，以声明MCU当前正在控制总线并开始传输数据。
4. 轮询TWINT位(之前已清除)，直到它变为1。一旦设置了这个位，就意味着MCU已经成功地将总线控制为一个主总线。

*投票:是启动只有当位的值更改为我们想要的值时才退出的无限循环。这在下面的代码中展示。

#define get_bit（reg，bitnum）（（reg＆（1 << bitnum））>> bitnum）//获取用于获得某个位的值的位宏。void twi_start（void）{twcr =（1 << Twint）|（1 << TWSTA）|（1 << TWEN）;while（get_bit（twcr，twint）== 0）//在twint = 0 {}}上轮询

2.启动TWI数据传输:

控制总线后，MCU可以向其发送信息。这通过以下步骤实现：

1. 将您需要发送在TWI数据寄存器中的数据。
2. 向TWCR寄存器的TWEN位写1，以确保I2C开启。
3. 向TWCR寄存器的TWINT位写1，确保TWINT位被清除。
4. 轮询Twint位（先前清除）直到变为1.一旦设置该位，就意味着传输完成。

下面是函数代码:

void TWI_Write (char data) {TWDR=data;TWCR = (1 < < TWINT) |(1 < <差不多);while (get_bit(TWCR,TWINT)==0) {}}

3.接收TWI数据：

接收TWI数据比传输更容易。您需要遵循以下步骤：

1. 向TWCR寄存器的TWEN位写1，以确保I2C开启。
2. 向TWCR寄存器的TWINT位写1，确保TWINT位被清除。
3. 轮询Twint位直到它变为1。
4. 从TWDR寄存器读取数据。

此功能如下所示编码：

void twi_read_nack（char * ptr）//函数参数是一个指向mcu中的内存位置的指针，以将所接收的数据存储在{twcr =（1 << Twint）|（1 << Twen）中;while（get_bit（twcr，twint）== 0）{} * ptr = twdr;｝

4.停止传输并释放TWI总线：

一旦完成数据传输，就应该释放总线，以便其他设备使用它。这是通过以下步骤实现的:

1. 向TWCR寄存器的TWEN位写1，以确保I2C开启。
2. 向TWCR寄存器的TWINT位写1，确保TWINT位被清除。
3. 将1写入TWCR寄存器的TWSTO位，发送停止信号并释放总线。

代码如下:

空白TWI_Stop (void) {TWCR = (1 < < TWSTO) |(1 < <差不多)| (1 < < TWINT);｝

EEPROM.

现在我们已经看到了在Atmega32上启动和操作I2C所需的所有功能，让我们看看如何将其与EEPROM一起使用。

EEPROM写数据

要将数据写入EEPROM，您需要使用MCU软件进行下面给出的步骤：

1. 控制I2C总线。
2. 发送EEPROM的从地址。其构造如下:
   1. 地址的前4位是1010
   2. 接下来的3位表示内存页码。
   3. 最后一位指示内存操作是否是读取或写入。（写作）
      

      7	6	5	4	3.	2	1	0
      1	0	1	0	P2.	P1.	P0.	读/写指示器

3. 再次发送开始信号
4. 发送内存地址以读取。
5. 接收从EEPROM读取的数据。
6. 发送停止信号释放I2C总线。

此功能可以编码如下：

void EEPROM_Read (char address, char* ptr) //函数参数是EEPROM中读取的地址和MCU中存储读取数据的内存位置的指针{TWI_Start();TWI_Write (0 xa8);TWI_Write(地址);TWI_Start ();TWI_Write (0 xa9);TWI_Read_Nack (ptr);TWI_Stop ();｝

现在，让我们把所有的作品放在一起！
下面的程序结合了我们上面写的所有功能，并使用它们对EEPROM的值写入EEPROM，再次检索它，将检索到的数据与写入写入的数据进行比较，如果它们相等（这应该是情况），将检索到的数据与绿色LED进行比较。

#define f_cpu 8000000ul #define get_bit（reg，bitnum）（（reg＆（1 << bitnum））>> bitnum）//获取用于获得某个位值的位宏。#include  #include  void twi_init（void）;void twi_start（void）;void twi_stop（void）;void twi_write（char数据）;void twi_read_nack（char * ptr）;void EEPROM_WRITE（CHAR数据，CHAR地址）;void EEPROM_READ（CHAR地址，CHAR * PTR）;void twi_init（void）{// set_bit（twcr，6）;TWSR = 0; TWBR=0x07; TWCR|=(1<
        
EEPROM与ATmega32连接的照片(在PCB上)
        

        
演示视频