AT24C512中数据的文件系统化管理
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。
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
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