AT24C02 EEPROM I2C驱动移植与读写实战：基于TI C2000 TMS320F28P550开发板
AT24C02 EEPROM I2C驱动移植与读写实战：基于TI C2000 TMS320F28P550开发板
最近在做一个基于TI C2000 DSP的项目，需要保存一些校准参数和运行状态，断电后还不能丢失。用芯片内部的Flash吧，操作起来有点麻烦，而且擦写次数有限。这时候，外挂一颗EEPROM就成了一个非常靠谱的选择。AT24C02这个小芯片，价格便宜、容量够用（256字节）、接口简单（I2C），是很多嵌入式项目的“老朋友”了。
今天，我就手把手带你，把AT24C02的驱动移植到TI的TMS320F28P550这款DSP开发板上。咱们不光是调通代码，更重要的是理解I2C通信的底层时序，以及如何根据芯片手册来编写可靠的读写函数。整个过程从硬件连接到软件配置，再到代码编写和验证，我都会详细拆解。如果你也在用C2000系列芯片，或者对I2C设备驱动感兴趣，这篇教程应该能帮到你。
1. 认识我们的“存储小助手”：AT24C02
在动手接线写代码之前，咱们先花几分钟了解一下AT24C02到底是个啥，以及它怎么工作。这能帮你后面理解代码时，知道每一步是在干什么。
EEPROM，中文叫“电可擦可编程只读存储器”。这个名字听起来有点绕，其实核心就两点：一是掉电数据不丢失，像U盘一样；二是可以用电信号反复擦写，不像以前的ROM只能写一次。它经常用来保存一些需要修改但又不能丢的数据，比如设备的配置参数、用户的设定值或者运行日志。
我们用的AT24C02，是EEPROM家族里很常用的一款。它的“02”代表容量是2K位（bit），换算成字节就是256字节。别看容量不大，存几十个参数绰绰有余。它通过I2C总线和我们的主控芯片（比如TMS320F28P550）通信。I2C总线特别省引脚，只需要两根线（SCL时钟线和SDA数据线）就能挂一堆设备，非常适合连接各种传感器、存储器。
这里有几个关键参数，你接线和编程时得心里有数：
- 工作电压：1.8V到5.5V都行，兼容性很好，咱们开发板的3.3V供电完全没问题。
- 通信接口：I2C。
- 内存大小：256字节。
- 页大小：16字节。这是它一次连续写入的最大单位，超过这个长度地址会“翻卷”，覆盖之前写的数据，这个坑后面会重点讲。
- 设备地址：这是I2C设备寻址的关键。AT24C02的7位地址固定是
1010开头，后面三位（A2, A1, A0）可以通过芯片上的硬件引脚电平来设置（高或低）。这样，一条I2C总线上最多能挂8个（2的3次方）AT24C02。我们通常把模块的这三个引脚都接地，所以地址就是1010000。加上最后一位读写位（0写，1读），完整的8位写地址就是0xA0，读地址是0xA1。
2. 硬件连接与引脚配置
理论清楚了，咱们就来动手接线。这一步很简单，但一定要接对，不然后面调试全是白费功夫。
2.1 模块与开发板连线
我用的AT24C02模块和TI TMS320F28P550开发板（立创开发板）。你需要准备杜邦线，按照下面的对应关系连接：
| AT24C02模块引脚 | 开发板引脚 | 说明 |
|---|---|---|
| VCC | 3V3 | 接3.3V电源 |
| GND | GND | 接地 |
| SCL | GPIO51 | I2C时钟线 |
| SDA | GPIO50 | I2C数据线 |
注意：AT24C02模块上的A0, A1, A2地址选择引脚，我建议你都用跳线帽接到GND（低电平），这样设备地址就是
0xA0/0xA1，和我们的代码一致。
2.2 使用SysConfig工具配置GPIO
TI的C2000芯片现在推荐用SysConfig图形化工具来配置引脚和外围设备，比直接啃寄存器手册方便太多了。咱们就用它来把GPIO50和GPIO51配置成普通的数字输出/输入引脚，用来模拟I2C时序（这种方式叫“软件I2C”或“GPIO模拟I2C”）。
- 打开工程：在你的CCS（Code Composer Studio）工程里，找到并双击
c2000.syscfg这个文件。 - 添加GPIO配置：在SysConfig界面，找到GPIO相关的配置部分，点击“ADD”或“+”号，添加两个GPIO配置项。
- 配置引脚参数：分别配置这两个GPIO。
- 第一个，我们用来做SCL（时钟线）：
- Pin: 选择
GPIO51。 - Direction: 选择
Output（输出）。虽然I2C的SCL只能是主机输出，但我们先统一配成输出。 - Initial Value: 设为
Low（低电平初始状态）。 - Name (optional): 可以起个易懂的名字，比如
Module_SCL。
- Pin: 选择
- 第二个，用来做SDA（数据线）：
- Pin: 选择
GPIO50。 - Direction: 选择
Output（输出）。注意，SDA线是双向的，我们会在代码里动态切换输入输出模式。 - Initial Value: 设为
High（高电平初始状态，I2C总线空闲时为高）。 - Name (optional): 比如
Module_SDA。
- Pin: 选择
- 第一个，我们用来做SCL（时钟线）：
- 保存并生成代码：按
Ctrl + S保存配置文件。然后按Ctrl + B编译一次工程。这时SysConfig会自动根据你的配置，在board.h等文件中生成对应的引脚宏定义。比如，你刚才起的Module_SCL和Module_SDA名字，现在就成了可以在代码里直接使用的标识符。
提示：编译时可能会有些警告，只要不是错误，通常可以忽略。关键是要确认
board.h文件里已经生成了我们定义的引脚宏。
3. 手把手编写驱动代码
硬件准备好了，接下来就是重头戏——写代码。我们会创建两个文件：bsp_at24c02.c（源文件）和bsp_at24c02.h（头文件）。我把它们放在工程里新建的module_driver文件夹里。
3.1 头文件定义 (bsp_at24c02.h)
头文件主要是宏定义和函数声明，干净利落。
#ifndef __BSP_AT24C02_H__ #define __BSP_AT24C02_H__ #include "tjx_init.h" // 这个头文件包含了board.h，所以我们的引脚宏在这里可用 // 定义SDA引脚的方向控制宏（非常关键！） #define SDA_IN() GPIO_setDirectionMode(Module_SDA, GPIO_DIR_MODE_IN) // 设置为输入模式 #define SDA_OUT() GPIO_setDirectionMode(Module_SDA, GPIO_DIR_MODE_OUT) // 设置为输出模式 // 定义SCL和SDA引脚的读写操作宏 #define SCL(BIT) GPIO_writePin(Module_SCL, BIT) // 控制SCL电平，BIT=0/1 #define SDA(BIT) GPIO_writePin(Module_SDA, BIT) // 控制SDA电平（输出模式时用） #define SDA_GET() GPIO_readPin(Module_SDA) // 读取SDA电平（输入模式时用） // 根据硬件连接定义的器件地址（A2=A1=A0=0） #define AT24C02_ADDRESS_READ 0xA1 // 读操作地址 #define AT24C02_ADDRESS_WRITE 0xA0 // 写操作地址 // 高层应用函数声明 void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data); unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress); #endif代码解读：
SDA_IN()和SDA_OUT()是软件模拟I2C的精髓。因为SDA线既要输出数据（主机发送），又要输入数据（主机接收从机应答和数据），所以必须在发送和接收的瞬间动态切换GPIO的方向。- 引脚操作宏（
SCL,SDA,SDA_GET）让代码更简洁，底层调用了TI的驱动库函数。
3.2 底层I2C时序模拟 (bsp_at24c02.c)
这部分是驱动的基础，我们通过控制GPIO电平的高低和延时，来“画”出I2C通信的时序图。一定要理解每个时序的意义。
起始信号 (IIC_Start) 和停止信号 (IIC_Stop)
I2C通信总是以起始信号开始，以停止信号结束。
- 起始信号：当SCL为高电平时，SDA出现一个下降沿。
- 停止信号：当SCL为高电平时，SDA出现一个上升沿。
void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); // 确保SDA为输出模式 SDA(1); // SDA拉高 delay_us(5); // 短暂延时 SCL(1); // SCL拉高 delay_us(5); SDA(0); // 在SCL高期间，SDA拉低，产生起始条件 delay_us(5); SCL(0); // 拉低SCL，准备后续数据传输 delay_us(5); } void IIC_Stop(void) { SDA_OUT(); SCL(0); // 确保SCL先拉低 SDA(0); // SDA拉低 delay_us(5); SCL(1); // SCL拉高 delay_us(5); SDA(1); // 在SCL高期间，SDA拉高，产生停止条件 delay_us(5); }发送一个字节 (Send_Byte) 和接收一个字节 (Read_Byte)
I2C的数据传输在SCL为低电平时变化，在SCL为高电平时保持稳定并被读取。
- 发送：从最高位(MSB)开始，依次将数据的每一位放到SDA线上，然后制造一个SCL脉冲（低->高->低），对方就在SCL高的时候读取这一位。
- 接收：主机先释放SDA线（设置为输入），然后在每个SCL高电平期间去读取SDA线的状态，拼接到接收变量里。
void Send_Byte(uint8_t dat) { int i = 0; SDA_OUT(); // 设置为输出模式 SCL(0); // 拉低时钟线开始 for(i = 0; i < 8; i++) // 循环8次，发送8个bit { // 取出最高位，右移7位得到0或1，然后设置到SDA引脚 SDA( (dat & 0x80) >> 7 ); delay_us(1); SCL(1); // 拉高SCL，从机在此刻采样数据位 delay_us(5); SCL(0); // 拉低SCL，为下一个数据位做准备 delay_us(5); dat <<= 1; // 数据左移，准备发送下一位 } } unsigned char Read_Byte(void) { unsigned char i, receive = 0; SDA_IN(); // 关键！设置为输入模式，释放SDA线，让从机控制 for(i = 0; i < 8; i++) { SCL(0); delay_us(5); SCL(1); // 拉高SCL，此时从机会将数据位放到SDA上 delay_us(5); receive <<= 1; // 左移，为接收新位腾出空间 if( SDA_GET() ) // 读取SDA引脚电平 { receive |= 1; // 如果为高，最低位置1 } delay_us(5); } SCL(0); return receive; }应答机制 (IIC_Send_Ack 与 I2C_WaitAck)
I2C每传输完一个字节（8位），接收方必须发送一个应答信号（ACK）。
- 主机等待从机应答：主机发送完地址或数据后，需要释放SDA线（设为输入），然后产生一个SCL脉冲。在这个脉冲的高电平期间，主机去检查SDA线是否被从机拉低（ACK=0）。如果从机无应答（SDA仍为高），可能地址错误或设备忙。
- 主机发送应答：主机接收完从机的一个字节数据后，需要在下一个时钟周期通过拉低SDA线来发送一个应答信号(ACK)，告诉从机“我收到了，请发下一个”。如果不想再接收了，就发送非应答(NACK)，然后发停止信号。
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); // 先拉低，准备发送ACK delay_us(5); if(!ack) SDA(0); // 发送ACK (0) else SDA(1); // 发送NACK (1) SCL(1); // 产生一个时钟脉冲，从机在此刻读取应答位 delay_us(5); SCL(0); SDA(1); // 释放SDA线 } unsigned char I2C_WaitAck(void) { char ack = 0; unsigned char ack_flag = 10; // 超时计数 SCL(0); SDA(1); // 主机释放SDA线 SDA_IN(); // 设置为输入，等待从机拉低 delay_us(5); SCL(1); // 产生时钟脉冲 delay_us(5); // 等待SDA被拉低（ACK），同时做超时判断 while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ) { ack_flag--; delay_us(5); } if( ack_flag <= 0 ) // 超时，无应答 { IIC_Stop(); // 发送停止信号 return 1; // 返回错误 } else { SCL(0); SDA_OUT(); // 恢复输出模式 } return 0; // 返回成功 }3.3 AT24C02应用层读写函数
底层时序函数搭好了，现在来写真正操作EEPROM的函数。根据AT24C02的数据手册，它的读写操作有固定的帧格式。
字节写函数 (AT24C02_WriteByte)
向指定地址写入一个字节。
- 发送起始信号。
- 发送器件写地址 (
0xA0)。 - 等待应答。
- 发送要写入的内存地址（0-255）。
- 等待应答。
- 发送要写入的数据字节。
- 等待应答。
- 发送停止信号。
void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data) { IIC_Start(); Send_Byte(AT24C02_ADDRESS_WRITE); // 发送写地址 I2C_WaitAck(); Send_Byte(WordAddress); // 发送内存地址 I2C_WaitAck(); Send_Byte(Data); // 发送要存储的数据 I2C_WaitAck(); IIC_Stop(); // 停止信号触发芯片内部写周期 delay_ms(5); // 重要！等待内部写周期完成（典型值5ms） }注意：
IIC_Stop()后，AT24C02开始内部擦写操作，这段时间（最多5ms）它不会响应I2C总线。所以写操作后必须加延时，或者用查询方式等待它写完，否则紧接着的读写操作会失败。这是最容易忽略的坑！
随机读函数 (AT24C02_ReadByte)
从指定地址读取一个字节。这个过程稍微复杂点，叫做“随机读”，需要先“假装”写一下来告诉芯片我们要读哪个地址。
- 发送起始信号。
- 发送器件写地址 (
0xA0)。 - 等待应答。
- 发送要读取的内存地址。
- 等待应答。
- 再次发送起始信号（称为“重复起始条件”）。
- 发送器件读地址 (
0xA1)。 - 等待应答。
- 读取一个字节数据（此时主机不再发送ACK，而是发送NACK）。
- 发送停止信号。
unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress) { unsigned char Data; IIC_Start(); Send_Byte(AT24C02_ADDRESS_WRITE); // 第一步：发送写地址 I2C_WaitAck(); Send_Byte(WordAddress); // 第二步：发送要读的地址 I2C_WaitAck(); IIC_Start(); // 第三步：重新起始 Send_Byte(AT24C02_ADDRESS_READ); // 第四步：发送读地址 I2C_WaitAck(); Data = Read_Byte(); // 第五步：读取数据 IIC_Send_Ack(1); // 第六步：发送非应答(NACK)，表示只读一个字节 IIC_Stop(); return Data; }4. 上机验证：读写测试
代码都写好了，最后一步就是烧录到板子上跑起来看看。我们在主函数里写个简单的测试程序。
void main(void) { // ... 芯片初始化代码（CCS自动生成）... Device_init(); Device_initGPIO(); // ... 其他初始化 ... lc_printf("\nAT24C02 Demo Start.....\r\n"); uint8_t read_back_data_1 = 0; uint8_t read_back_data_2 = 0; // 测试1：向地址0写入数据48 AT24C02_WriteByte(0, 48); delay_ms(10); // 等待写入完成 // 测试2：向地址8写入数据66 AT24C02_WriteByte(8, 66); delay_ms(10); // 测试3：从地址0读出数据 read_back_data_1 = AT24C02_ReadByte(0); // 测试4：从地址8读出数据 read_back_data_2 = AT24C02_ReadByte(8); // 通过串口打印结果 lc_printf("Read from Address 0: %d (should be 48)\r\n", read_back_data_1); lc_printf("Read from Address 8: %d (should be 66)\r\n", read_back_data_2); while(1) { // 主循环，可以加个LED闪烁表示程序在跑 // ... } }验证结果： 如果一切顺利，你通过串口助手应该能看到：
Read from Address 0: 48 (should be 48) Read from Address 8: 66 (should be 66)这就说明你的AT24C02驱动移植成功了！你可以尝试修改写入的地址和数据，甚至写一个循环去读写整个256字节的空间，看看是否都正常。
几个调试心得：
- 时序是关键：如果读写失败，首先检查
delay_us的延时是否足够。不同主频的MCU需要调整。可以用逻辑分析仪或者示波器抓一下SCL和SDA的波形，对照I2C时序图看起始、停止、数据位、应答位对不对。 - 地址别搞错：确认你的AT24C02模块A0,A1,A2的接法，和代码里的地址定义是否匹配。
- 写后等待：
AT24C02_WriteByte函数后一定要有足够延时（delay_ms(5)），这是芯片硬件要求的。 - 上拉电阻：I2C总线需要上拉电阻（通常4.7kΩ到10kΩ）。如果你的模块上没有集成，需要在SCL和SDA线上各接一个上拉到3.3V。很多开发板的I2C接口已经内置了上拉，用GPIO模拟时则需要自己外接。
好了，关于AT24C02在TI C2000上的驱动移植和基本读写操作，到这里就全部讲完了。掌握了这些，你就能在项目里用它来可靠地存储数据了。如果需要存储超过一个字节的数据块，你可以基于WriteByte和ReadByte函数，很容易地封装出页写和连续读的函数，原理都是一样的，注意页边界不要跨页写入就行。