摘要：为方便单片机对at24c512中的数据进行系统化管理，在介绍at24c512基本结构和工作原理的基础上，按照pc机文件管理的思想实现at24c512的文件系统，提高数据管理的效率。 关键词：at24c512 单片机 文件系统 数据管理 在由单片机构成的数据采集系统及智能仪器仪表当中，往往有大量数据要保存。随着测控系统数字化的发展，人们对数据存储提出了更高的要求，因而用于存储数据的存储器容量也越来越大。但是，在增大数据存储量的同时，人们也希望能更便捷高效地操作其中的数据（包括浏览、添加和删除等），即像pc机上管理数据一样简单易行。然而，单片机以及用于保存数据的芯片本身并没有提供这种功能，为此，需要开发一种用于管理单片机数据的有效方法。本文在吸取pc机文件管理思想的基础上，以at24c512为例，构造了一种类似于文件系统的用于管理单片机数据的方法，大大提高了数据操作的效率。1 at24c512介绍 at24c512是atmel公司生产的64kb串行电可擦的可编程存储器，内部有512页，每一页为128字节，任一单元的地址为16位，地址范围为0000～0ffffh。它采用8引脚封装，具有结构紧凑、存储容量大等特点，可以在2线总线上并接4片芯片，特别适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统，因此在测控系统中被大量采用。 at24c512的封装如图1所示，各引脚的功能如下：①a0、a1——地址选择输入端。在串行总线结构中，如需连接4个at24c512芯片，则可用a0、a1来区分各芯片。a0、a1悬空时为0。②sda——双向串行数据输入输出口。用于存储器与单片机之间的数据交换。③scl——串行时钟输入。通常在其上升沿将sda上的数据写入存储器，而在下降沿从存储器读出数据并送往sda。④wp——写保护输入。此引脚与地相连时，允许写操作；与vcc相连时，所有的写存储器操作被禁止。如果不连，该脚将在芯片内部下拉到地。⑤vcc——电源。gnd接地。nc悬空。（1）与单片机接口 由于at24c512沿袭了at24c系列的接口特性，因此与单片机的连接也可沿袭传统方法。一般a0、a1、wp接vcc或gnd，scl、sda接地单片机的p1口，即可实现单片机对at24c512的操作。（2）设备选址 在对at24c512开始操作前，需要先发一个8位的地址字来选择芯片以进行读写。设备地址字格式如图2所示。其中“10100”为固定的5位二进制；a0、a1用于对多个at24c512加以区分；r/w为读写操作位，为1时表示读操作，为0时表示写操作。（3）写操作 at24c512的写操作有写字节和写页两种方式。写字节时通常在向at24c512发送设备地址字并接到应答信号后，还需要发送2个8位地址来选择要写数据的地址。at24c512接收到这个地址后会应答一个零信号，然后接收8位数据进来，并再返回一个零应答信号。 在写页方式时，at24c512可以一次性写入一页128字节。其初始化过程与写字节的方法基本相同。不同的是：当写入一个数据字节后，单片机不发停止状态，而是在应答信号后接着输入127个字节；每一个字节接收完毕后，at24c512则照样输出一个零应答信号。（4）读操作 读操作有当前地址读、随机读、读串三种方式。其初始化过程基本与写操作相同，只是在设备选择字中的最低位要改成读而已。在当前地址读操作方式时，内部数据的地址将保持在最后的读写操作地址加1上，直到读到最后字节后又回到最开始的位置。而随机读操作之前先要向at24c512写入一个字节地址，然后才能读。读串操作既可以是当前地址读，也可以是随机地址读。当单片机接收到一个数据字后，会回应一个应答信号。at24c512在接收到应答信号后会将地址加1，接着输出下一个字节。当单片机接收到数据但不送应答信号时，读过程结束。2 文件系统构成为了有效地管理at24c512中的数据，笔者仿效pc机中的文件管理机制，为at24c512构造了一个简单的文件系统。考虑到测控系统的实时性要求和硬件资源的有限性，采用了二级树形目录组织。 为了管理数据方便 ，把at24c512的物理空间划分为1024个逻辑页，每页64字节。按照文件系统的需要，把at24c512的全部空间划分为三部分：数据区，占用最后的960页；页面分配区，占用中间的30页；目录区，占用前面的24页。（1） 数据区 at24c512最后面的960页作为数据区，其序号从0开始编号。该区作为文件数据的存储区域，在存放文件数据时，从该区内分配若干页，每次存储一页。（2）页面分配区 页面分配区记录了数据区每一页的分配情况。该区中每2字节组成一个记录项，共有960个记录项（30×64/2）。记录项从0开始编号，每一个记录项对应着数据区相应页的使用情况。 在实际应用中，一个文件的数据往往大于64字节，这样一个文件的数据区中需占用多个页。但随着文件的增删，数据区的空闲空间出现不连续的状况，因而数据区的分配并不能保证连