Onsemi N24C008：8 Kb I²C CMOS串行EEPROM的技术解析

在电子设计领域，EEPROM（电可擦可编程只读存储器）是一种常用的存储设备，它能在断电后保留数据，并且可以多次擦除和编程。Onsemi的N24C008就是一款性能出色的8 Kb串行CMOS EEPROM，下面我们就来详细了解一下它的特点、参数和使用方法。

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产品概述

N24C008内部组织为1,024个8位字，即8 Kb的存储空间。它具有16字节的页写缓冲区，支持标准（100 kHz）、快速（400 kHz）和快速加（1 MHz）I²C协议。此外，该设备还具备128位工厂设置的只读唯一ID、可永久锁定的16字节安全数据页以及整个阵列的软件写保护功能。通过设备配置寄存器，用户可以指定设备地址的最后1位，从而允许在同一总线上寻址多达两个N24C008设备。

产品特点

1. I²C协议支持

支持标准、快速和快速加I²C协议，SCL和SDA引脚参考电压为1.2 V，能够满足不同的通信速率需求。

2. 宽电压范围

工作电压范围为1.4 V（最小值）至2.2 V（最大值），适应多种电源环境。

3. 页写缓冲区

16字节的页写缓冲区，提高了数据写入效率。

4. 安全特性

可锁定的安全数据页、用户可编程的写保护和设备地址，增强了数据的安全性和灵活性。

5. 抗干扰设计

I²C总线输入采用施密特触发器和噪声抑制滤波器，有效减少噪声干扰。

6. 低功耗技术

采用低功耗CMOS技术，降低了功耗，延长了设备的使用寿命。

7. 高可靠性

具备1,000,000次的编程/擦除周期和100年的数据保留时间，工业温度范围为 -40°C至 +125°C，适用于各种恶劣环境。

8. 环保封装

采用超薄4球WLCSP封装，无铅、无卤素/BFR，符合RoHS标准。

引脚配置与功能

引脚名称	功能
SDA	串行数据输入/输出
SCL	串行时钟输入
VCC	电源供应
VSS	接地

电气特性

1. 绝对最大额定值

参数	额定值	单位
存储温度范围	–65 至 +150	°C
工作温度范围	–40 至 +125	°C
任何引脚相对于地的电压	–0.5 至 +3.6	V

2. 可靠性特性

符号	参数	最小值	单位
NEND	耐久性	1,000,000	编程/擦除周期
TDR	数据保留	100	年

3. 直流和交流工作特性

电源电压 / 温度范围	操作
VCC = 1.4 V 至 2.2 V，TA = –40 °C 至 +125 °C	读 / 写

I²C总线协议

I²C总线由SCL和SDA两根线组成，通过上拉电阻连接到1.2 V。主设备和从设备通过各自的SCL和SDA引脚连接到2线总线。数据传输只能在总线空闲时启动，在数据传输过程中，SCL为高电平时，SDA线必须保持稳定。SDA在SCL为高电平时的跳变将被解释为起始或停止条件。

1. 设备寻址

主设备通过在总线上创建起始条件来启动数据传输，然后广播一个8位的串行从设备地址。前4位为1010用于正常读写操作，1011用于特殊读写操作。接下来的位必须与设备配置寄存器中的A2位匹配，再接下来的两位是MSB的内存地址，最后一位R/W指定是读（1）还是写（0）操作。

2. 应答

从设备在处理完从设备地址后，会在第9个时钟周期通过拉低SDA线来响应一个应答（ACK）。在写模式下，如果寻址的位置没有写保护，从设备还会对所有地址字节和每个数据字节进行应答。在读模式下，从设备移出一个数据字节，然后在第9个时钟周期释放SDA线。只要主设备应答数据，从设备就会继续传输。主设备通过不应答最后一个数据字节（NoACK）并发出停止条件来终止会话。

读写操作

1. 写操作

字节写

主设备发送起始信号，接着发送从设备地址、一个字节地址和要写入的数据。从设备N24C008对所有3个字节进行应答，主设备随后发出停止信号，启动内部写操作。在内部写周期（tWR）期间，N24C008不会应答主设备的任何读写请求。

页写

N24C008包含1,024字节的数据，分为64页，每页16字节。一个字节的地址字指向要写入内存阵列的第一个字节。最高6位形成地址有效位（a9至a4）用于识别页面，最后4位（a3至a0）用于识别页面内的字节。一次写周期最多可以写入16个字节，内部字节地址计数器在每个数据字节加载后自动递增。如果主设备传输超过16个数据字节，较早的字节将被较晚的字节以“环绕”方式覆盖。内部写周期在停止信号后立即开始。

安全数据页写

与页写指令类似，但要寻址安全数据页，用户必须使用头1011b和与设备配置寄存器中匹配的A2位来寻址设备。第二个字节由00xx a3a2a1a0组成，其中x为无关位。最后4位表示安全数据页内的地址。

安全数据页锁定

类似于字节写指令，要锁定安全数据页以防止未来更改，用户必须使用头1011b和与设备配置寄存器中匹配的A2位来寻址设备。第二个字节由10xx xxxx组成，其中x为无关位。地址字节后面的数据字节必须全为1（FFh）。发送此指令后，用户只能读取安全数据页的内容，而不能写入。任何对安全数据页的写指令都将从设备返回No ACK。

设备配置寄存器写

类似于字节写指令，用户必须使用头1011b和与设备配置寄存器中匹配的A2位来寻址设备。第二个字节由11xx xxxx组成，其中x为无关位。地址后面的数据字节将被写入设备配置寄存器。A2位决定设备地址，SWP位是软件写保护位。当SWP设置为1时，内存阵列、安全数据页和设备配置寄存器受到写操作保护。如果SWP设置为1，在设备配置寄存器写操作期间A2位不能被覆盖，只有SWP位可以更改为0。该指令不支持应答轮询。

2. 读操作

立即读

当N24C008接收到R/W位设置为“1”的从设备地址时，它将其解释为对当前内存字节地址处数据的请求。N24C008将应答从设备地址，立即移出当前地址处的数据，然后等待主设备响应。如果主设备不应答数据（NoACK）并随后发出停止条件，N24C008将返回待机模式。

选择性读

要读取特定位置的数据，必须首先按照字节写的描述初始化内部地址计数器。如果主设备在地址字节后不跟数据，而是跟立即读序列，N24C008将使用10个有效地址位初始化内部地址计数器，并移出相应位置的数据。如果主设备不应答数据（NoACK）并随后发出停止条件，N24C008将返回待机模式。

顺序读

如果在读取会话中主设备应答第一个数据字节，N24C008将继续传输后续位置的数据，直到主设备响应NoACK并随后发出停止条件。与页写不同，在顺序读期间，地址计数将自动递增并在内存末尾（而不是页面末尾）环绕。

安全数据页读

类似于顺序读指令，要从安全数据页的特定位置读取数据，通过发送设备头和地址字节来初始化地址计数器，就像安全数据页写指令一样。这个虚拟写指令后面跟着一个设备头为1011b的立即读，设备将从安全数据页返回数据。当到达安全数据页的末尾时，地址计数器将环绕到零，下一个返回的字节将是页面中的第一个字节。

设备配置寄存器读

类似于选择性读指令，用户必须发送设备头和地址字节，就像设备配置寄存器写指令一样。这个虚拟写指令后面跟着一个设备头为1011b的立即读，设备将返回设备配置寄存器的内容。无关位将被读为1。如果主设备应答数据字节，请求更多数据，设备将继续返回设备配置寄存器的内容，直到主设备响应NoACK。

唯一ID号读

类似于顺序读指令，用户必须发送以1011b开头的设备头，后面跟着与设备配置寄存器中匹配的A2位。第二个字节由01xx 0000组成，其中x为无关位。这个虚拟写指令后面跟着一个设备头为1011b的立即读，设备将逐字节返回唯一ID。唯一ID长度为16字节（128位）。在唯一ID的最后一个字节移出后，如果主设备应答（请求更多数据），设备将环绕并从开始返回唯一ID。

安全数据页锁定状态读

有两种方法可以检查安全扇区的锁定状态。第一种方法是启动安全数据页写操作。如果安全数据页未锁定，EEPROM将应答；如果锁定，则不会应答。在应答位之后，建议生成一个起始条件，然后是一个停止条件，以重置接口。第二种方法是使用锁定状态读指令，类似于选择性读指令，但需要使用设备地址1011b和A2位。主设备首先发送一个虚拟写指令，后面跟着表8中指定的地址字节（10xx xxxx，其中x为无关位）。然后使用相同的设备地址进行读指令，设备将返回一个数据字节，其中第1位表示锁定状态。如果锁定激活，该位为“1”，否则为“0”。

订购信息

设备订单号	特定设备标记	封装类型	温度范围	运输方式
N24C008−1ACBTBG	A	WLCSP 4球	工业（−40°C 至 +125°C）	卷带包装，每卷5,000个单位

需要注意的是，WLCSP封装的EEPROM设备绝不能暴露在紫外线下，否则EEPROM单元会丢失存储的数据。

Onsemi的N24C008是一款功能强大、性能可靠的EEPROM产品，适用于各种需要数据存储的电子设备。在实际设计中，我们可以根据其特点和电气特性，合理选择使用场景，以满足不同的应用需求。你在使用EEPROM的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。