Pythonのsmbus2ライブラリで24LC512の読み書きができました。 smbusじゃなくてsmbus2なのがミソです。

ハマりポイント

　smbusにある関数では24LCxxxの通信フォーマットと合わないのです。
　write系の関数とread系の関数は完全に分離されていて、それぞれStart ConditionとStop Conditionで閉じているっぽいです。　24LCxxxのデータシートをみると、EEPROMからデータを読み込む際、アドレス上位バイト、アドレス下位バイトをマスターから送信後、Repeated Startを発行してからEEPROMからデータが送られてきます。　この動作に対応する関数がsmbusにはありません。

図 : データシートより

解決策

smbusをsmbus2に変更し、i2c_rdwr関数を使用しました。これ↓はページ書き込み/読み込みを実行するサンプルです。

m24LCxxx.py

from smbus2 import SMBus, i2c_msg

ADDR = 0x50  # A0, A1, A2 -> Low
PAGE_SIZE = 128
xxx = 512  # 24LCxxx


def read_n_bytes(bus, address, n):
    # EEPROMからnバイト読み込み
    w = i2c_msg.write(ADDR, [address>>8, address&0x00ff])  # [アドレス上位, アドレス下位]
    r = i2c_msg.read(ADDR, n)
    bus.i2c_rdwr(w, r)  # 実行
    return list(r)

def write_page(bus, page, data):
    # EEPROMにページ書き込み
    assert len(data) <= PAGE_SIZE
    address = page*PAGE_SIZE
    w = i2c_msg.write(ADDR, [address>>8, address&0x00ff, *data])
    bus.i2c_rdwr(w)
    return

if __name__ == "__main__":
    i2c = SMBus(1)
    i2c.pec = 1

    #write_page(i2c, 0, [0xff]*PAGE_SIZE)  # ページ0を0xffで満たす

    for i in range(xxx//8*1024//16):  # i : 記憶領域全体を16バイトごとに区切った時の先頭アドレス
        line = read_n_bytes(i2c, i*16, 16)  # 16バイト読み込み

        # 16バイトずつ改行して表示
        for n in line:
            print("{:02X} ".format(n), end="")

        print()

    i2c.close()

解説

i2c_msg.read / i2c_msg.writeで処理を登録して、bus.i2c_rdwrで一気に実行する感じだと思います（たぶん）。