I2C总线应用下的EEPROM测试

1 I2C总线的工作原理及其特点

I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线，最早由Philips公司推出。它通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件，不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。串行扩展总线有突出的优点，电路结构简单，程序编写方便，易于实现用户系统软硬件的模块化、标准化等。

采用I2C总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。I2C总线接口电路结构如图1所示。

当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器(也叫主器件)，而当其从总线上接收信息时，又成为接收器(也叫从器件)。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。I2C总线的控制完全由挂接在总线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。

在I2C总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在SCL时钟线上的所有器件的逻辑"与"完成的。SCL线上由高电平到低电平的跳变将影响到这些器件,一旦某个器件的时钟信号下跳为低电平,将使SCL线一直保持低电平,使SCL线上的所有器件开始低电平期。此时,低电平周期短的器件的时钟由低至高的跳变并不能影响SCL线的状庙，于是这些器件将进入高电平等待的状态。

当所有器件的时钟信号都上跳为高电平时，低电平期结束，SCL线被释放返回高电平，即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后，第一个结束高电平期的器件又将SCL线拉成低电平。这样就在SCL线上产生一个同步时钟。可见，时钟低电平时间由时钟低电平期最长的器件确定，而时钟高电平时间由时钟高电平期最短的器件确定。在I2C总线技术规范中，开始和结束信号的定义如图2所示。当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为"开始"信号；当SCL线为低电平时，SDA线发生低电平到高电平的跳变为"结束"信号。

I2C总线还具有广播呼叫地址用于寻址总线上所有器件的功能。若一个器件不需要广播呼叫寻址中所提供的任何数据，则可以忽略该地址不作响应。

I2C总线具有多主控能力，可以对发生在SDA线上的总线竞争进行仲裁，其仲裁原则是这样的：当多个主器件同时想占用总线时，如果某个主器件发送高电平，而另一个主器件发送低电平，则发送电平与此时SDA总线电平不符的那个器件将自动关闭其输出级。总线竞争的仲裁是在两个层次上进行的。首先是地址位的比较，如果主器件寻址同一个从器件，则进入数据位的比较，从而确保了竞争仲裁的可靠性。

目前世界上采用的I2C总线有两个规范，它们分别是由荷兰PHILIPS公司和日本SONY公司提出的。现在广泛采用的是PHILIPS公司的I2C总线技术规范，它已成为被电子行业认可的总线标准。采用I2C技术的单片机以及外围器件已广泛应用于家用电器、通讯设备及各类电子产品中，而且应用范围将会越来越广。

2 IC总线应用下的EEPROH的测试方法

这里以常见的24LC02容量为2K的EEPROM芯片为例来详细介绍该总线方式下工作的EEPROM测试方法。

2．1 24LC02芯片特点

24LC02是台湾CERAMATE公司生产的容量为2Kbit的应用于I2C总线工作方式的EEPROM芯片，其芯片管脚定义如图3。

图中，A0、A1、A3为片选端，因为I2C总线最多可以挂接16Kbit的EEPROM，也就是说可以挂接8个24LC02芯片，其硬件地址就这三个片选端决定；WP是写保护端，在发送Word Address之前起作用。

24LC02在写入数据的时候有两种模式：Byte write和Page write，如图4。

以TESTER作为Master对24LC0写入数据，然后读取其数据验证与写入的数据是否一致。

对于24LC02的命令格式等细节，这里不再赘述，下面我们来看看24LC02的BLOCK DIAGRAM图6。

由此可知，在Byte write模式下，一次可写入8bit数据，而在Page write模式下一次可写入8bytes的数据。

2．2 24LC02的测试

根据I2C总线工作方式，我们将其测试图连接如图5。

芯片中的Start／stop Logic单元处理Start／Stop信号，控制芯片是否开始工作；S1ave address register&comparator单元译码Master发送的Slave address，完成与片选信号的比较，并设定write／read模式；Wordaddress counter单元管理要写入或读取的地址，地址由xdec和ydec单元译码成行地址和列地址，24LC02的EEPROMArray分为64行×4列字节单元。

这里我们对于一些简单的电流测试不再讨论，主要讨论功能测试。

根据以上分析，我们提出如下测试方法：

对芯片写入各种不同