GraftSense-基于 AT24C256 的 EEPROM 模块（MicroPython）
GraftSense-基于 AT24C256 的 EEPROM 模块（MicroPython）
GraftSense 基于 AT24C256 的 EEPROM 模块
目录
简介
本模块是 FreakStudio GraftSense 基于 AT24C256 的 EEPROM 模块，通过 AT24C256 芯片实现 256Kbit（32KB）非易失性数据存储，支持 I2C 总线读写，具备存储容量大、接口简便、数据保持可靠等优势，兼容 Grove 接口标准。适用于创客项目参数存储、工业设备配置信息备份等场景，为系统提供可靠的长期数据存储与交互能力。
主要功能
硬件功能
- 提供标准 I2C 通信接口（SDA/SCL），支持 3.3V/5V 电平兼容，通信速率符合 I2C 标准
- 支持通过 A0/A1/A2 拨码开关灵活配置 8 种不同的 I2C 地址，避免多设备地址冲突
- 集成电源指示灯，直观显示模块供电状态
- 内置 DC-DC 5V 转 3.3V 电路、电源滤波电路和 I2C 上拉电阻，保障通信与供电稳定
- 实现 32KB 非易失性数据存储，支持字节读写、页写入和顺序读取
软件功能
- 基于 MicroPython 封装 AT24CXX 通用类，兼容 AT24C32/64/128/256/512 等多型号 EEPROM 芯片
- 提供单字节读写、页写入、顺序读取等核心 API，自动处理跨页写入逻辑
- 支持指定区域数据擦除（写入 0xFF），便于数据重置
- 内置写入延时处理，无需手动等待 EEPROM 写入完成
- 具备地址范围校验，超出范围自动抛出异常，提升代码健壮性
硬件要求
核心接口要求
- I2C 通信接口：需连接 SDA（数据）、SCL（时钟）引脚，支持标准 I2C 100KHz 通信速率
- 电源接口：VCC 支持 3.3V/5V 供电，需正确连接 GND 接地
- 地址配置：根据实际需求通过 A0/A1/A2 拨码开关配置 I2C 地址（如 0xA0、0xA2 等）
电路适配要求
- 需保障电源稳定性，避免数据读写过程中电压波动
- I2C 总线建议匹配上拉电阻（模块已内置，外部无需额外添加）
- 供电电压需在 3.3V~5V 范围内，超出范围可能导致芯片损坏
物理布局要求
- 模块正面包含 AT24C256 芯片、地址拨码开关、I2C/电源接口及指示灯，接线时需按标注对应连接
- 建议在干燥、无强电磁干扰的环境下使用，避免影响通信稳定性
文件说明
| 文件名 | 功能说明 |
|---|---|
at24c256.py |
EEPROM 驱动核心文件，封装 AT24CXX 类，提供所有数据读写 API |
main.py |
功能示例文件，包含单字节读写、页写入、掉电验证等完整使用案例 |
README.md |
模块使用说明文档，包含功能介绍、使用方法、注意事项等内容 |
软件设计核心思想
- 通用化封装：设计 AT24CXX 通用类，通过
chip_size参数适配 AT24C32/64/128/256/512 等不同容量芯片，无需为每种芯片单独编写驱动，提升代码复用性。 - 易用性设计：自动处理 EEPROM 页写入限制（64 字节/页），跨页写入时自动拆分数据并分段写入，降低用户使用门槛；内置 5ms 写入延时，无需用户手动处理等待逻辑。
- 健壮性保障：添加地址范围校验，当读写地址超出
chip_size - 1时抛出ValueError，避免非法地址操作；封装擦除函数，简化指定区域数据重置流程。 - 面向对象设计：将 I2C 实例、芯片容量、I2C 地址等作为类属性，通过实例化方式管理不同 EEPROM 设备，逻辑清晰且便于多设备管理。
使用说明
前期准备
- 确保模块正确供电（3.3V/5V），并按标注连接 SDA、SCL 引脚到开发板对应 I2C 引脚。
- 根据拨码开关配置，确定模块的 I2C 地址（默认 0x50）。
- 将
at24c256.py驱动文件放入开发板 MicroPython 环境中。
基本使用流程
- 初始化 I2C：创建 I2C 实例，指定 SDA/SCL 引脚及通信频率。
- 实例化 AT24CXX：传入 I2C 实例、芯片容量（AT24C256）和 I2C 地址。
- 数据操作：调用
write_byte/read_byte实现单字节读写，调用write_page/read_sequence实现多字节读写。 - 数据验证：可通过掉电重启后读取数据，验证 EEPROM 非易失性存储特性。
- 数据擦除：调用
erase_data函数可将指定区域数据擦除为 0xFF，便于重新写入。
示例程序
以下是 main.py 中的核心示例代码，实现单字节读写、多字节页写入和数据掉电验证：
from machine import I2C, Pin
from at24c256 import AT24CXX
import time
# 全局变量
AT24C256_ADDRESS = 0x50
DATA_SIZE = 128
data_to_write = bytes(range(DATA_SIZE)) # 生成0-127的字节序列
# 擦除指定区域数据（写入0xFF）
def erase_data(at24cxx, start_address, length):
data_to_erase = bytes([0xFF] * length)
at24cxx.write_page(start_address, data_to_erase)
# 初始化配置
time.sleep(3)
print("FreakStudio: Read and Write AT24C256")
# 初始化I2C（SDA=4, SCL=5, 100KHz）
i2c_at24c256 = I2C(id=0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=100000)
# 创建AT24C256实例（32KB容量，地址0x50）
at24c256 = AT24CXX(i2c_at24c256, AT24CXX.AT24C256, AT24C256_ADDRESS)
# 验证掉电存储：若地址0为0xAB且后续128字节匹配，则数据已保存
if at24c256.read_byte(0) == 0xAB and list(at24c256.read_sequence(1, DATA_SIZE)) == list(data_to_write):
print("Data verification successful. Data retained after power cycle.")
erase_data(at24c256, 0, DATA_SIZE + 1) # 擦除数据
else:
# 初次写入实验
print("Erase the data of the first three pages")
erase_data(at24c256, 0, DATA_SIZE + 1) # 先擦除前129字节
# 单字节写入：地址0写入0xAB
print("Writing single byte...")
at24c256.write_byte(0x00, 0xAB)
print("Written single byte 0xAB at address 0x00.")
# 单字节读取：地址0读取数据
print("Reading single byte...")
single_byte = at24c256.read_byte(0x00)
print(f"Read single byte: {single_byte:#04x}")
# 页写入：地址1开始写入128字节（0-127）
print("Writing 128 bytes...")
at24c256.write_page(0x01, data_to_write)
print("Written 128 bytes starting at address 0x01.")
# 顺序读取：地址1开始读取128字节
print("Reading 128 bytes...")
read_data = at24c256.read_sequence(0x01, DATA_SIZE)
print(f"Read 128 bytes: {list(read_data)}")
示例说明
- I2C 初始化：使用 GPIO4（SDA）和 GPIO5（SCL）初始化 I2C，频率 100KHz，与模块通信
- 数据擦除：通过 erase_data 函数将指定区域数据擦除为 0xFF，避免旧数据干扰
- 单字节操作：向地址 0 写入 0xAB，再读取验证，测试单字节读写功能
- 页写入与顺序读取：向地址 1 开始写入 128 字节（0-127），再顺序读取验证，测试多字节读写和跨页处理
- 掉电验证：重启后检查数据是否保留，验证 EEPROM 非易失性存储特性
注意事项
- I2C 地址配置：通过 A0、A1、A2 拨码开关设置 I2C 地址，需与代码中 addr 参数一致，避免通信失败
- 页写入限制：EEPROM 页大小为 64 字节，write_page 方法会自动处理跨页写入，每段写入后延时 5ms 等待写入完成
- 地址范围：地址范围为 0 到 chip_size-1（本模块为 0-32767），超出范围会抛出 ValueError
- 写入延时：EEPROM 写入需要时间（典型 5ms），驱动已在写入操作后自动延时，无需手动处理
- 电源稳定性：数据读写时需保证电源稳定，避免电压波动导致数据损坏
- 掉电验证：模块支持非易失性存储，数据写入后掉电不会丢失，可通过重启验证
联系方式
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📧 邮箱：liqinghsui@freakstudio.cn
💻 GitHub：https://github.com/FreakStudioCN
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