EEPW论坛

摘要：在单片机开发板上或者是核心板上通常会看到除了MCU之外的的芯片—EEPROM和FLASH，一般是AT24CXX、W25QXX这两颗芯片。但在利用单片机做一些项目的时候，比如做一个小车，驱动一些外设、显示一些温湿度信息等，却发现一般没有用到这些芯片。在做一些显示的时候却会用到。他们与单片机之间的通信方式就是IIC和SPI通信，在单片机的开发中用到的非常多。很多小伙伴就会说了，用OLED来显示一些数据，IIC通信直接用别人的代码，驱动SD卡或者NRF24L01直接拿别人的SPI代码就可以啊，难道我还自己去写驱动吗？

当然需要，学会了这些操作，层次就会提高很多，不信那就接着往下看！

学单片机的时候大家可能有一个问题，为啥是IIC读写EEPROM，而不是读写其他的东西。为什么大部分的单片机开发教程都教我利用IIC通信来读写EEPROM这颗AT24C02芯片？4针0.96寸OLED也是IIC操作的，为啥他们不叫我如何利用IIC通信来操作OLED？

原因很简单，主要是读写EEPROM你学完了没有成就感，会读写EEPROM又怎么样？归根到底是没有掌握IIC体会到IIC通信的重要性。来说一说EEPROM。

ROM是“Read Only Memory”的缩写，意为只能读的存储器。由于技术的发展，后来设计出了可以方便写入数据的 ROM，而这个“Read Only Memory”的名称被沿用下来了。EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)是电可擦除存储器。EEPROM 可以重复擦写，EEPROM 是一种掉电后数据不丢失的存储器，常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之。它的擦除和写入都是直接使用电路控制，不需要再使用外部设备来擦写。而且可以按字节为单位修改数据，无需整个芯片擦除。现在主要使用的ROM芯片都是EEPROM。24C02是一个2K Bit的串行EEPROM存储器（掉电不丢失），内部含有256个字节，在24C02里面有一个8字节的页写缓冲器。

操作任何的IIC设备一般都要知道从机地址，也就是利用单片机操作读写的那个设备的地址。一般来说对于IIC设备地址是7位，其中高 4 位固定为：1010 b，低 3 位则由 A0/A1/A2信号线的电平决定。所以一个IIC总线上可以挂载2^3=8个EEPROM芯片，当然一般一个单片机只有一块EEPROM芯片，所以我们直接把这个A2A1A0接地即可，当然接VCC也没有问题，如果接GND那么地址就是1010000(0X50)，如果接VCC那么地址就是1010111(0X57)。

因为24C02是一个2K Bit的串行EEPROM存储器（掉电不丢失），内部含有256个字节。也就是说有256个存储单元，一个字节就是一个存储单元，因为每个字节可以出存256个数，也就是说每个存储单元可以存0~255个数。我们可以这样理解，AT24C02是一栋教学楼，这个教学楼有256个房间(存储单元)，没每个房间可以容纳256个学生(每个存储单元可以存储0 ~ 255个数)。而且这个芯片在断电的时候数据不会丢失，利用掉电不会丢失以及这款芯片容量不大的特性，可以大致判断它会在哪些地方可以用到。比如我们看电视得时候，正在看CCTV6电影频道，播放的声音比较大，那么这时候正好停电了。那么你下次来电时你打开电视机，电视机默认肯定是CCTV6电影频道，播放的声音也是很大。那么这些“频道”、“音量”这些数据就存在EEPROM里面，至于是不是ATC02就不一定了。

总结：

存储量少，用起来方便

可以任意访问地址数据，每一个存储单片可以独立访问，

写入前是不需要对写入的单片做独立的擦除

这三个特点对我们理解存储器的特性非常重要，因为接下来要说的FLASH芯片的特性就与它完全相反。

FLSAH字面意思就是闪现、一瞬间的意思，所以FLSAH存储器又称闪存，与 EEPROM都是掉电后数据不丢失的存储器，但FLASH存储器容量普遍大于 EPROM，现在基本取代了它的地位。生活中常用的 U 盘、SD卡、SSD 固态硬盘以及我们 STM32 芯片内部用于存储程序的设备，都是 FLASH 类型的存储器。在存储控制上，最主要的区别是 FLASH 芯片只能一大片一大片地擦写，而 EEPROM可以单个字节擦写。

FLASH 芯片的最小擦除单位为扇区(Sector)，而一个块(Block)包含 16 个扇区，4Kbytes为一个Sector，16个扇区为1个Block。W25Q64  容量为8M字节（即 64M bit）,  分为128块(Block)，每一块的大小为64K字节，每块又分为16个扇区(Sector)，那么每个扇区就是4K个字节。W25Q128 容量为16M字节（即 128M bit），分为256块(Block)，每一块的大小为64K字节，每块又分为16个扇区(Sector)，那么每个扇区就是4K个字节(4096个字节，也就是4096个存储单元)。W25Qxx的最小擦除单位为一个扇区，也就是每一次必须擦除4K字节。所以必须给W25Qxx开辟至少4K的缓冲区，这样对单片机的RAM的要求比较高，要求芯片必须有4K以上的RAM才能很好的操作。所有的FLASH我们在写之前都要擦出对应的扇区，擦除后的数据是0XFF。我们可以这样理解。我们要改写FLASH芯片W25Q128的一个扇区中某一个数据，就必须在STM32芯片的内部RAM中开辟4K字节(4096字节)的缓冲区域。先把FLASH芯片W25Q128的一个扇区中数据全部读到STM32芯片的内部RAM中开辟4K字节(4096字节)的缓冲区域中去，把我们要改写的数据在缓冲区域改写好之后，再把FLASH芯片W25Q128的一个扇区中的数据全部擦除完毕，擦除完成之后再把数据写回去。这是写入数据的操作，在读数据的时候不需要以扇区为单位，想读哪个扇区就读哪个扇区的数据。

总结：

存储量大

不能任意访问字节地址数据，每一个存储单片不可以独立访问，最小读取单元是一个扇区

写入前是必须对写入的扇区做独立的擦除操作。擦除的目的是使存储单元的数据全为1

SD 卡(Secure Digital Memory Card)在我们生活中已经非常普遍了，控制器对 SD卡进行读写通信操作一般有两种通信接口可选，一种是 SPI接口，另外一种是 SDIO 接口。SDIO全称是安全数字输入/输出接口，多媒体卡(MMC)、SD卡、SD I/O 卡（专指使用SDIO 接口的一些输入输出设备）都可使用 SDIO 接口通讯。STM32F10x 系列控制器有一 个 SDIO 主机接口，它支持与上述使用 SDIO 接口的设备进行数据传输。

STM32F10x 系列控制器只支持 SD 卡规范版本 2.0，即只支持标准容量SD和高容量 SDHC 标准卡，不支持超大容量 SDXC 标准卡，所以可以支持的最高卡容量是 32GB。SD 卡一般都支持 SDIO 和 SPI 这两种接口。另外，STM32F42x 系列控制器的 SDIO 是不支持 SPI通信模式的，如果需要用到 SPI通信只能使用 SPI外设。因为SPI通信方式操作SD卡的数据线只有一根，而如果用SDIO的通信方式操作SD卡的数据线却又3根。为了节省资源一般在STM32F10x 系列控制器上用SPI的通信方式，而在引脚资源比较多的F4系列上就用SDIO的通信方式了。

SD容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB (磁盘格式FAT12、FAT16)

SDHC容量有2GB、4GB、8GB、16GB、32GB(磁盘格式FAT32)

SDXC容量有32GB、48GB、64GB、128GB、256GB(磁盘格式exFAT)

1、初始化与SD卡连接的硬件条件(MCU的SPI配置,IO口配置);

2、上电延时(>74 个 CLK);

3、复位卡(CMD0)，进入IDLE状态;

4、发送CMD8，检查是否支持2.0协议;

5、根据不同协议检查SD卡(命令包括：CMD55、CMD41、CMD58 和 CMD1 等);

6、取消片选，发多 8个CLK，结束初始化

3.2写数据通过 CMD24实现

1、发送CMD24; 

2、接收卡响应R1;

3、发送写数据起始令牌 0XFE;

4、发送数据;

5、发送2字节的伪CRC;

6、禁止片选之后，发多8个CLK;

1、发送CMD17;

2、接收卡响应R1;

3、接收数据起始令牌 0XFE;

4、接收数据;

5、接收2个字节的 CRC,如果不使用CRC,这两个字节在读取后可以丢掉。

6、禁止片选之后，发多8个CLK;

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