AT24C512中數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)化管理

　　摘要：為方便單片機(jī)對AT24C512中的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化管理，在介紹AT24C512基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，按照PC機(jī)文件管理的思想實(shí)現(xiàn)AT24C512的文件系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)管理的效率。

    關(guān)鍵詞：AT24C512 單片機(jī) 文件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)管理

　　在由單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及智能儀器儀表當(dāng)中，往往有大量數(shù)據(jù)要保存。隨著測控系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)存儲提出了更高的要求，因而用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器容量也越來越大。但是，在增大數(shù)據(jù)存儲量的同時，人們也希望能更便捷高效地操作其中的數(shù)據(jù)（包括瀏覽、添加和刪除等），即像PC機(jī)上管理數(shù)據(jù)一樣簡單易行。然而，單片機(jī)以及用于保存數(shù)據(jù)的芯片本身并沒有提供這種功能，為此，需要開發(fā)一種用于管理單片機(jī)數(shù)據(jù)的有效方法。本文在吸取PC機(jī)文件管理思想的基礎(chǔ)上，以AT24C512為例，構(gòu)造了一種類似于文件系統(tǒng)的用于管理單片機(jī)數(shù)據(jù)的方法，大大提高了數(shù)據(jù)操作的效率。

1 AT24C512介紹

　　AT24C512是Atmel公司生產(chǎn)的64KB串行電可擦的可編程存儲器，內(nèi)部有512頁，每一頁為128字節(jié)，任一單元的地址為16位，地址范圍為0000～0FFFFH。它采用8引腳封裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲容量大等特點(diǎn)，可以在2線總線上并接4片芯片，特別適用于具有大容量數(shù)據(jù)存儲要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此在測控系統(tǒng)中被大量采用。

　　AT24C512的封裝如圖1所示，各引腳的功能如下：

　?、貯0、A1——地址選擇輸入端。在串行總線結(jié)構(gòu)中，如需連接4個AT24C512芯片，則可用A0、A1來區(qū)分各芯片。A0、A1懸空時為0。

　　②SDA——雙向串行數(shù)據(jù)輸入輸出口。用于存儲器與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。

　?、跾CL——串行時鐘輸入。通常在其上升沿將SDA上的數(shù)據(jù)寫入存儲器，而在下降沿從存儲器讀出數(shù)據(jù)并送往SDA。

　?、躓P——寫保護(hù)輸入。此引腳與地相連時，允許寫操作；與VCC相連時，所有的寫存儲器操作被禁止。如果不連，該腳將在芯片內(nèi)部下拉到地。

　?、軻CC——電源。

　　GND接地。NC懸空。

（1）與單片機(jī)接口

　　由于AT24C512沿襲了AT24C系列的接口特性，因此與單片機(jī)的連接也可沿襲傳統(tǒng)方法。一般A0、A1、WP接VCC或GND，SCL、SDA接地單片機(jī)的P1口，即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對AT24C512的操作。

（2）設(shè)備選址

　　在對AT24C512開始操作前，需要先發(fā)一個8位的地址字來選擇芯片以進(jìn)行讀寫。設(shè)備地址字格式如圖2所示。其中“10100”為固定的5位二進(jìn)制；A0、A1用于對多個AT24C512加以區(qū)分；R/W為讀寫操作位，為1時表示讀操作，為0時表示寫操作。

（3）寫操作

　　AT24C512的寫操作有寫字節(jié)和寫頁兩種方式。寫字節(jié)時通常在向AT24C512發(fā)送設(shè)備地址字并接到應(yīng)答信號后，還需要發(fā)送2個8位地址來選擇要寫數(shù)據(jù)的地址。AT24C512接收到這個地址后會應(yīng)答一個零信號，然后接收8位數(shù)據(jù)進(jìn)來，并再返回一個零應(yīng)答信號。

　　在寫頁方式時，AT24C512可以一次性寫入一頁128字節(jié)。其初始化過程與寫字節(jié)的方法基本相同。不同的是：當(dāng)寫入一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，單片機(jī)不發(fā)停止?fàn)顟B(tài)，而是在應(yīng)答信號后接著輸入127個字節(jié)；每一個字節(jié)接收完畢后，AT24C512則照樣輸出一個零應(yīng)答信號。

（4）讀操作

　　讀操作有當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀、讀串三種方式。其初始化過程基本與寫操作相同，只是在設(shè)備選擇字中的最低位要改成讀而已。在當(dāng)前地址讀操作方式時，內(nèi)部數(shù)據(jù)的地址將保持在最后的讀寫操作地址加1上，直到讀到最后字節(jié)后又回到最開始的位置。而隨機(jī)讀操作之前先要向AT24C512寫入一個字節(jié)地址，然后才能讀。讀串操作既可以是當(dāng)前地址讀，也可以是隨機(jī)地址讀。當(dāng)單片機(jī)接收到一個數(shù)據(jù)字后，會回應(yīng)一個應(yīng)答信號。AT24C512在接收到應(yīng)答信號后會將地址加1，接著輸出下一個字節(jié)。當(dāng)單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)但不送應(yīng)答信號時，讀過程結(jié)束。

2 文件系統(tǒng)構(gòu)成

　　為了有效地管理AT24C512中的數(shù)據(jù)，筆者仿效PC機(jī)中的文件管理機(jī)制，為AT24C512構(gòu)造了一個簡單的文件系統(tǒng)。考慮到測控系統(tǒng)的實(shí)時性要求和硬件資源的有限性，采用了二級樹形目錄組織。

　　為了管理數(shù)據(jù)方便 ，把AT24C512的物理空間劃分為1024個邏輯頁，每頁64字節(jié)。按照文件系統(tǒng)的需要，把AT24C512的全部空間劃分為三部分：數(shù)據(jù)區(qū)，占用最后的960頁；頁面分配區(qū)，占用中間的30頁；目錄區(qū)，占用前面的24頁。

（1） 數(shù)據(jù)區(qū)

　　AT24C512最后面的960頁作為數(shù)據(jù)區(qū)，其序號從0開始編號。該區(qū)作為文件數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域，在存放文件數(shù)據(jù)時，從該區(qū)內(nèi)分配若干頁，每次存儲一頁。

（2）頁面分配區(qū)

　　頁面分配區(qū)記錄了數(shù)據(jù)區(qū)每一頁的分配情況。該區(qū)中每2字節(jié)組成一個記錄項(xiàng)，共有960個記錄項(xiàng)（30