STM32F103/AT24C02.md at master

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2026-07-14 18:17:00 +08:00

26 KiB

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1. 描述

24C02/04/08/16/32/64是电可擦除PROM，分别采用256/512/1024/2048/4096/8192×8-bit的组织结构以及两线串行接口。电压可允许低至1.8V，待机电流和工作电流分别为1μA和1mA。24C02/04/08/16/32/64具有页写能力，每页分别为8/16/16/16/32/32字节。24C02/04/08/16/32/64具有8-pin PDIP和8-pin SOP和5-pin SOT 23-5三种封装形式

2. 特点

宽范围的工作电压1.8V~5.5V
低电压技术
1mA典型工作电流
1μA 典型待机电流

- 存储器组织结构

24C02, 256 X 8 (2K bits)
24C04, 512 X 8 (4K bits)
24C08, 1024 X 8 (8K bits)
24C16, 2048 X 8 (16K bits)
24C32, 4096 X 8 (32K bits)
24C64, 8192 X 8 (64K bits)
2线串行接口，完全兼容I²C总线
I²C时钟频率为1 MHz (5V), 400 kHz (1.8V, 2.5V, 2.7V)
施密特触发输入噪声抑制
硬件数据写保护
内部写周期 (最大5 ms)
可按字节写
页写:8字节页(24C02),16字节页(24C04/08/16),32字节页(24C32/64)
可按字节，随机和序列读
自动递增地址
ESD保护大于2.5kV
高可靠性
擦写寿命：100万次
数据保持时间：100年
8-pin DIP和8-pin SOP封装
无铅工艺，符合RoHS标准

3. 应用领域

智能仪器仪表
计算机笔记本电脑
工业控制
汽车电子
家用电器
通信设备

引脚排列
封装:5L SOT-23-5

封装: SOP-8

(顶视图)

框图

flowchart

graph TD
  WP["WP"] --> SERIAL["SERIAL CONTROL LOGIC"]
  SCL["SCL"] --> START["START STOP LOGIC"]
  SDA["SDA"] --> START
  START --> SERIAL
  SERIAL -->|"EN"| HIGH["HIGH VOLTAGE PUMP/TIMING"]
  HIGH --> DATA_RECOVERY["DATA RECOVERY"]
  DATA_RECOVERY --> EEPROM["EEPROM"]
  DATA_RECOVERY --> X_Decoder["X DECODER"]
  XDecoder["X Decoder"] --> EEPROM
  DATA_Word["DATA WORD ADDRESS COUNTER"] --> Y_Decoder["Y DECODER"]
  YDecoder["Y Decoder"] --> EEPROM
  EEPROM --> SERIAL_MUX["SERIAL MUX"]
  SERIAL_MUX --> DOUT["DOUT/ACKNOWLEDGE"]
  DOUT -->|"DIN"| SERIAL
  SERIAL -->|"COMP"| DEVICE["DEVICE ADDRESS COMPARATOR"]
  DEVICE -->|"LOAD"| SERIAL
  DEVICE -->|"LOAD"| DATA
  DATA -->|"LOAD"| SERIAL
  SERIAL -->|"LOAD"| DATA
  DATA -->|"LOAD"| DEVICE
  DEVICE -->|"LOAD"| SERIAL
  SERIAL -->|"LOAD"| DATA
  DATA -->|"LOAD"| DEVICE
  DATA -->|"LOAD"| SERIAL
  SERIAL -->|"LOAD"| DATA
  DATA -->|"LOAD"| SERIAL
  SERIAL -->|"LOAD"| DATA
  DATA -->|"LOAD"| SERIAL

图1 框图

6. 最大额定参数

(超出最大额定参数可能会导致器件损坏)

参数	符号	值	单位
直流供电电压	$V_{CC}$	-0.3 ~ +6.5	V
直流输入电压	$V_{IN}$	-0.3 ~ $V_{CC}$ +0.3	V
直流输出电压	$V_{OUT}$	-0.3 ~ $V_{CC}$ +0.3	V
存储温度	$T_{STG}$	-65 ~ +150	°C
ESD电压(人体模型)	$V_{ESD}$	2500	V
ESD电压(机器模型)	$V_{ESD}$	200	V

8. 引脚电容

(条件： T_{A}=25^{\circ}C , f=1.0 MHz, V_{CC}=+1.8V )

参数	符号	测试条件	最小值	最大值	单位
输入/输出电容(SDA)	$C_{I/O}$	$V_{I/O} = 0V$		8	pF
输入电容(A0, A1, A2, SCL)	$C_{IN}$	$V_{IN} = 0V$		6	pF

9. 直流电气特性

(条件： T_{A}=0^{\circ}C\sim+70^{\circ}C,V_{CC}=+1.8V\sim+5.5V ，除非另有注释)

参数	符号	测试条件		最小值	典型值	最大值	单位
供电电流	$I_{CC}$	$V_{CC}=5V$	100kHz读		0.4	1.0	mA
供电电流	$I_{CC}$	$V_{CC}=5V$	100kHz写		2.0	3.0	mA
待机电流	$I_{SB}$	$V_{IN}=V_{CC}$ 或GND				1.0	μA
输入漏电流	$I_{LI}$	$V_{IN}=V_{CC}$ 或GND				3.0	μA
输出漏电流	$I_{LO}$	$V_{OUT}=V_{CC}$ 或GND			0.05	3.0	μA
输入低电平电压	$V_{IL}$			-0.6		$V_{CC} \times 0.3$	V
输入高电平电压	$V_{IH}$			$V_{CC} \times 0.7$		$V_{CC}+0.5$	V
输出低电平电压	$V_{OL3}$	$V_{CC}=5.0V, I_{OL}=3.0mA$				0.4	V
	$V_{OL2}$	$V_{CC}=3.0V, I_{OL}=2.1mA$				0.4	V
	$V_{OL1}$	$V_{CC}=1.8V, I_{OL}=0.15mA$				0.2	V

10. 交流电气特性

(条件： T_{A}=0^{\circ}C\sim+70^{\circ}C,V_{CC}=+1.8V\sim+5.5V,C_{L}=100pF ，除非另有注释)

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
时钟频率, SCL	$f_{SCL}$	$V_{CC}=1.8V$			400	kHz
时钟频率, SCL	$f_{SCL}$	$V_{CC}=5V$			1000	kHz
时钟低电平宽度	$t_{LOW}$	$V_{CC}=1.8V$	1.2			μs
时钟低电平宽度	$t_{LOW}$	$V_{CC}=5V$	0.6			μs
时钟高电平宽度	$t_{HIGH}$	$V_{CC}=1.8V$	0.6			μs
时钟高电平宽度	$t_{HIGH}$	$V_{CC}=5V$	0.4			μs
噪声消除时间	$t_{I}$	$V_{CC}=1.8V$			50	ns
噪声消除时间	$t_{I}$	$V_{CC}=5V$			40	ns
时钟下降沿到数据有效输出间隔时间	$t_{AA}$	$V_{CC}=1.8V$	0.05		0.9	μs
时钟下降沿到数据有效输出间隔时间	$t_{AA}$	$V_{CC}=5V$	0.05		0.55	μs
总线释放时间	$t_{BUF}$	$V_{CC}=1.8V$	1.2			μs
总线释放时间	$t_{BUF}$	$V_{CC}=5V$	0.5			μs

交流电气特性

10. (续)

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
起始条件保持时间	$t_{HD.STA}$	$V_{CC}=1.8V$	0.6			μs
起始条件保持时间	$t_{HD.STA}$	$V_{CC}=5V$	0.25			μs
起始条件建立时间	$t_{SU.STA}$	$V_{CC}=1.8V$	0.6			μs
起始条件建立时间	$t_{SU.STA}$	$V_{CC}=5V$	0.25			μs
数据输入保持时间	$t_{HD.DAT}$		0			μs
数据输入建立时间	$t_{SU.DAT}$		100			ns
输入上升时间	$t_R$				300	ns
输入下降时间	$t_F$	$V_{CC}=1.8V$			300	ns
输入下降时间	$t_F$	$V_{CC}=5V$			100	ns
停止条件建立时间	$t_{SU.STO}$	$V_{CC}=1.8V$	0.6			μs
停止条件建立时间	$t_{SU.STO}$	$V_{CC}=5V$	0.25			μs
数据输出保持时间	$t_{DH}$		50			ns
写周期	$t_{WR}$				5	ms

flowchart

graph LR
  subgraph SCL
  SCL -->|tF| SCL
  SCL -->|tLOW| SCL
  SCL -->|tHIGH| SCL
  SCL -->|tLOW| SCL
  SCL -->|tR| SCL
  end

  subgraph SDA_IN
  SDA_IN -->|tSU.STO| SDA_OUT
  SDA_IN -->|tHD.DAT| SDA_OUT
  SDA_IN -->|tHD.DAT| SDA_OUT
  SDA_IN -->|tSU.DAT| SDA_OUT
  SDA_IN -->|tAA| SDA_OUT
  SDA_OUT -->|tBUF| SDA_OUT
  end

  SCL -.->|tSU.STA| SDA_IN
  SCL -.->|tHD.STA| SDA_IN
  SCL -.->|tSU.DAT| SDA_IN
  SCL -.->|tSU.DAT| SDA_OUT

图2 总线时序

text_image

SCL SDA 8th BIT ACK STOP CONDITION tWR(1) START CONDITION

注1. 写周期时间 t_{WR} 是指从一个写序列的有效停止条件开始至内部写周期结束的时间。

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图3 写周期时序

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引脚说明

引脚号	引脚名称	功能说明
1	A0	地址输入。A2、A1和A0是器件地址输入引脚。24C02/32/64使用A2、A1和A0输入引脚作为硬件地址,总线上可同时级联8个24C02/32/64器件(详见器件寻址)。24C04使用A2和A1输入引脚作为硬件地址,总线上可同时级联4个24C04器件,A0为空脚,可接地。24C08使用A2输入引脚作为硬件地址,总线上可同时级联2个24C08器件,A0和A1为空脚,可接地。24C16未使用器件地址引脚,总线上最多只可连接一个16K器件,A2、A1和A0为空脚,可接地。
2	A1
3	A2
5	SDA	串行地址和数据输入/输出。SDA是双向串行数据传输引脚,漏极开路,需外接上拉电阻到Vcc(典型值10kΩ)。
6	SCL	串行时钟输入。SCL同步数据传输,上升沿数据写入,下降沿数据读出。
7	WP	写保护。WP引脚提供硬件数据保护。当WP接地时,允许数据正常读写操作;当WP接Vcc时,写保护,只读。
4	GND	地
8	Vcc	正电源

存储结构

器件	总容量(位)	总页数	字节/页	字地址长度
24C02	2K	32	8	8位
24C04	4K	32	16	9位
24C08	8K	64	16	10位
24C16	16K	128	16	11位
24C32	32K	128	32	12位
24C64	64K	256	32	13位

24CXX支持I²C总线传输协议。I²C是一种双向、两线串行通讯接口，分别是串行数据线SDA和串行时钟线SCL。两根线都必须通过一个上拉电阻接到电源。典型的总线配置如图4所示

text_image

SDA SCL MPU 24Cxx 其他外围 RP RP Vcc 两线串行数据总线

图4 典型两线总线配置

总线上发送数据的器件被称作发送器，接收数据的器件被称作接收器。控制信息交换的器件被称作主器件，受主器件控制的器件则被称作从器件。主器件产生串行时钟SCL，控制总线的访问状态、产生START和STOP条件。24CXX在I²C总线中作为从器件工作。

只有当总线处于空闲状态时才可以启动数据传输。每次数据传输均开始于START条件，结束于STOP条件，二者之间的数据字节数是没有限制的，由总线上的主器件决定。信息以字节（8位）为单位传输，第9位时由接收器产生应答。

起始和停止条件

数据和时钟线都为高则称总线处在空闲状态。当SCL为高电平时SDA的下降沿（高到低叫做起始条件（START，简写为S），SDA的上升沿（低到高）则叫做停止条件（STOP，简写为P）。参见图5。

text_image

S S

起始条件

图5 起始条件和停止条件的定义

13. 详细操作说明（续）

位传输

每个时钟脉冲传送一位数据。SCL为高时SDA必须保持稳定，因为此时SDA的改变被认为是控制信号。位传输参见图6。

flowchart

This diagram illustrates the signal processing logic for SDA and SCL channels, showing how data lines are optimized based on data validity and data reform.

图6 位传输

应答

总线上的接收器每接收到一个字节就产生一个应答，主器件必须产生一个对应的额外的时钟脉冲，见图7。

flowchart

graph LR
  subgraph Sender_Data
  A["发送器输出的数据"] --> B{"信号波形"}
  B --> C["接收器输出的数据"]
  C --> D["非应答"]
  D --> E["应答"]
  E --> F["应答时钟脉冲"]
  end

  subgraph Main_Device
  G["主器件发出的SCL"] --> H{"脉冲大小"}
  H --> I["1"]
  H --> J["2"]
  H --> K["8"]
  H --> L["9"]
  I --> M["起始条件"]
  J --> M
  K --> M
  L --> M
  end

图7 I²C总线的应答

接收器拉低SDA线表示应答，并在应答脉冲期间保持稳定的低电平。当主器件作接收器时，必须发出数据传输结束的信号给发送器，即它在最后一个字节之后的应答脉冲期间不会产生应答信号（不拉低SDA）。这种情况下，发送器必须释放SDA线为高以便主器件产生停止条件。

器件寻址

起始条件使能芯片读写操作后，EEPROM都要求有8位的器件地址信息（见图8）。

器件地址信息由"1"、"0"序列组成，前4位如图中所示，对于所有串行EEPROM都是一样的。

对于24C02/32/64，随后3位A2、A1和A0为器件地址位，必须与硬件输入引脚保持一致。

对于24C04，随后2位A2和A1为器件地址位，另1位为页地址位。A2和A1必须与硬件输入引脚保持一致，而A0是空脚。

对于24C08，随后1位A2为器件地址位，另2位为页地址位。A2必须与硬件输入引脚保持一致，而A1和A0是空脚。

对于24C16，无器件地址位，3位都为页地址位，而A2、A1和A0是空脚。

器件地址信息的LSB为读/写操作选择位，高为读操作，低为写操作。

若比较器件地址一致，EEPROM将输出应答"0"。如果不一致，则返回到待机状态。

图8 器件地址

器件操作

待机模式

EEPROM具有低功耗待机的特点，条件为：（1）电源上电；（2）接收停止条件及完成任何内部操作后。

存储复位

当协议中产生中断、掉电或系统复位后， I^{2}C 总线可通过以下步骤复位：

（1）产生9个时钟周期。
(2) 当SCL为高时，SDA也为高。
(3) 产生一个起始条件。

写操作

1. 字节写

写操作要求在接收器件地址和ACK应答后，接收8位的字地址。接收到这个地址后EEPROM应答"0"，然后是一个8位数据。在接收8位数据后，EEPROM应答"0"，接着必须由主器件发送停止条件来终止写序列。

此时EEPROM进入内部写周期tWR，数据写入非易失性存储器中，在此期间所有输入都无效。直到写周期完成，EEPROM才会有应答（见图9）。

图9 字节写

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13. 详细操作说明（续）

2. 页写

24C02器件按8字节/页执行页写，24C04/08/16器件按16字节/页执行页写，24C32/64器件按32字节/页执行页写。

页写初始化与字节写相同，只是主器件不会在第一个数据后发送停止条件，而是在EEPROM EEPROM收到每个数据后都应答“0”。最后仍需由主器件发送停止条件，终止写序列（见图10）。

接收到每个数据后，字地址的低3位（24C02）或4位（24C04/08/16）或5位（24C32/64）内部自动加1，高位地址位不变，维持在当前页内。当内部产生的字地址达到该页边界地址时，随后的数据将写入该页的页首。如果超过8个（24C02）或16个（24C04/08/16）或32个（24C32/64）数据传送给了EEPROM，字地址将回转到该页的首字节，先前的字节将会被覆盖。

图10页写

3. 应答查询

一旦内部写周期启动，EEPROM输入无效，此时即可启动应答查询：发送起始条件和器件地址（读/写位为期望的操作）。只有内部写周期完成，EEPROM才应答"0"。之后可继续读/写操作。

应答查询流程见图11。

flowchart

graph TD
  A["发送写命令"] --> B["发送停止条件\n启动写周期"]
  B --> C["发送起始条件"]
  C --> D["发送控制字节\nR/W = 0"]
  D --> E{"器件是否应答\n(ACK = 0)?"}
  E -->|否| C
  E -->|是| F["下一操作"]

图11 应答查询流程

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读操作

读操作与写操作初始化相同，只是器件地址中的读/写选择位应为"1"。有三种不同的读操作方式：当前地址读，随机读和顺序读。

1. 当前地址读

内部地址计数器保存着上次访问时最后一个地址加1的值。只要芯片有电，该地址就一直保存。当读到最后页的最后字节，地址会回转到0；当写到某页尾的最后一个字节，地址会回转到该页的首字节。

接收器件地址（读/写选择位为"1"）、EEPROM应答ACK后，当前地址的数据就随时钟送出。主器件无需应答"0"，但需发送停止条件（见图12）。

图12 当前地址读

2. 随机读

随机读需先写一个目标字地址，一旦EEPROM接收器件地址和字地址并应答了ACK，主器件就产生一个重复的起始条件。

然后，主器件发送器件地址（读/写选择位为"1"），EEPROM应答ACK，并随时钟送出数据。主器件无需应答"0"，但需发送停止条件（见图13）。

图13 随机读

3. 顺序读

顺序读可以通过“当前地址读”或“随机读”启动。主器件接收到一个数据后，应答ACK。只要EEPROM接收到ACK，将自动增加字地址并继续随时钟发送后面的数据。若达到存储器地址末尾，地址自动回转到0，仍可继续顺序读取数据。

主器件不应答"0"，而发送停止条件，即可结束顺序读操作（见图14）。

图14 顺序读

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14. 典型应用

text_image

U1 24C02 A0 VCC 1 A1 SCL 2 A2 SDA 3 GND WP 4 器件地址: 0xA2 U2 24C02 A0 VCC 1 A1 SCL 2 A2 SDA 3 GND WP 4 器件地址: 0xA0 Vcc R1 10K R2 10K SCL SDA 7 7 8 6 5 5 7 Vcc

图15 EEPROM的级联

15. 封装尺寸

SOP8L

text_image

A3 A1 A2 B1 B A

text_image

C1 C2 C C3

text_image

R2 θ4 θ1 θ2 θ3 R1 B2 D1 D

符号	尺寸(mm)		符号	尺寸(mm)
符号	最小值	最大值	符号	最小值	最大值
A	4.95	5.15	C3	0.05	0.20
A1	0.37	0.47	C4	0.20(典型值)
A2	1.27(典型值)		D	1.05(典型值)
A3	0.41(典型值)		D1	0.40	0.60
B	5.80	6.20	R1	0.07(典型值)
B1	3.80	4.00	R2	0.07(典型值)
B2	5.0(典型值)		θ1	17°(典型值)
C	1.30	1.50	θ2	13°(典型值)
C1	0.55	0.65	θ3	4°(典型值)
C2	0.55	0.65	θ4	12°(典型值)

DIP8L

text_image

A B

text_image

D2 θ1 θ2 θ3 D1 D

text_image

C C1 C2 C3 A5 A3 A1 A4 A2 C4

符号	尺寸(mm)		符号	尺寸(mm)
符号	最小值	最大值	符号	最小值	最大值
A	9.30	9.50	C2	0.5(典型值)
A1	1.524(典型值)		C3	3.3(典型值)
A2	0.39	0.53	C4	1.57(典型值)
A3	2.54(典型值)		D	8.20	8.80
A4	0.66(典型值)		D1	0.20	0.35
A5	0.99(典型值)		D2	7.62	7.87
B	6.3	6.5	θ1	8°(典型值)
C	7.20(典型值)		θ2	8°(典型值)
C1	3.30	3.50	θ3	5°(典型值)

TSOT-23-5 PACKAGE OUTLINE DIMENSIONS

text_image

D b E E1 e e1

text_image

θ 0.2 L c

text_image

A1 A2 A

Symbol	Dimensions In Millimeters		Dimensions In Inches
Symbol	Min	Max	Min	Max
A	0.700	0.900	0.028	0.035
A1	0.000	0.100	0.000	0.004
A2	0.700	0.800	0.028	0.031
b	0.350	0.500	0.014	0.020
c	0.080	0.200	0.003	0.008
D	2.820	3.020	0.111	0.119
E	1.600	1.700	0.063	0.067
E1	2.650	2.950	0.104	0.116
e	0.95 (BSC)		0.037 (BSC)
e1	1.90 (BSC)		0.075 (BSC)
L	0.300	0.600	0.012	0.024
θ	0°	8°	0°	8°

26 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape

1. 描述

2. 特点

3. 应用领域

6. 最大额定参数

推荐工作条件

8. 引脚电容

9. 直流电气特性

10. 交流电气特性

交流电气特性

10. (续)

起始和停止条件

13. 详细操作说明（续）

位传输

应答

器件寻址

器件操作

待机模式

存储复位

写操作

1. 字节写

13. 详细操作说明（续）

2. 页写

3. 应答查询

读操作

1. 当前地址读

2. 随机读

3. 顺序读

14. 典型应用

15. 封装尺寸

SOP8L

26 KiB

Raw Permalink Blame History