摘? 要: X25043/45 E2PROM芯片的特點(diǎn)及主要功能，描述了其引腳定義,、工作原理,、操作指令、存儲陣列讀時序和寫時序,。介紹它與51系列微處理器的幾種接口方法，并給出應(yīng)用電路和相應(yīng)程序,。?

　　關(guān)鍵詞: 可編程? 寫使能? 51系列微處理器?? 接口方法?

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　　隨著測量技術(shù)的發(fā)展和微處理器的廣泛應(yīng)用,，系統(tǒng)的電路越來越復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性問題也越來越突出,，因此看門狗,、工作電壓監(jiān)控和存儲器差不多在每一系統(tǒng)中都被采用。Xicor 公司提供的X25043/45 E²PROM芯片,，把看門狗定時器,、工作電壓監(jiān)控和E2PROM三種功能組合在一個封裝內(nèi)，并采用三線總線工作的串行外設(shè)接口(SPI)和軟件協(xié)議,，降低了系統(tǒng)成本,，提高了系統(tǒng)的工作可靠性，非常適合于需現(xiàn)場修改數(shù)據(jù)的場合,，可廣泛應(yīng)用于儀器儀表,、工業(yè)自動控制等領(lǐng)域。但在應(yīng)用中,，對存儲陣列的讀寫,、看門狗定時器的設(shè)置則需通過芯片要求的指令來完成。?

1 X25043/45的主要特點(diǎn)和引腳定義?

　　X25043/45的主要特點(diǎn)如下:?

　?、趴删幊痰目撮T狗定時器,，通過指令可選擇看門狗定時時間;⑵工作電壓監(jiān)測，并產(chǎn)生復(fù)位信號;⑶讀寫時鐘速率可達(dá)1MHz;⑷518×8位串行E2PROM;⑸數(shù)據(jù)塊鎖定功能和片內(nèi)偶然性的寫保護(hù)功能,，保護(hù)存儲數(shù)據(jù);⑹CMOS器件,，低功耗;⑺擦寫次數(shù)最少10萬次，最少100年的數(shù)據(jù)保存期,。?

　　X25043/45的引腳排列如圖1所示,，引腳功能說明見表1。?

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2 工作原理及操作指令?

　　X25043/45內(nèi)含一個8位指令寄存器,，傳送指令,、數(shù)據(jù)和地址時按8位串行數(shù)據(jù)格式進(jìn)行,，且均以最高有效位在先的方式傳送。其指令見表2,。SI線上輸入的數(shù)據(jù)在SCK上升沿被鎖存,，芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)在SCK下降沿輸出至SO線上。時鐘SCK允許操作過程中停止并在其后恢復(fù),。?

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　　在讀存儲陣列時,，將拉至低電平，發(fā)送SCK時鐘脈沖,，通過SI線發(fā)送含最高位地址A₈的READ指令,，然后發(fā)送8位地址，選定的存儲單元中的數(shù)據(jù)被送到SO線上,。每個數(shù)據(jù)被送出后,，芯片內(nèi)的地址計數(shù)器自動加1，指向下一存儲單元;若繼續(xù)提供SCK脈沖,，可讀出下一存儲單元數(shù)據(jù),。當(dāng)?shù)刂酚嫈?shù)器達(dá)到＄1FFH時，自動翻轉(zhuǎn)至＄000H單元,，直至為高電平,，終止讀操作。SO線不輸出數(shù)據(jù)時,，呈高阻狀態(tài)。其時序如圖2所示,。讀狀態(tài)寄存器時,，片選后發(fā)送RDSR指令，狀態(tài)寄存器的內(nèi)容在發(fā)送RDSR指令的第8個SCK脈沖的下降沿被送出到SO線上,。?

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　　在寫操作之前,，必須置位“寫使能”。在字節(jié),、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成后和上電情況下,，“寫使能”自動復(fù)位，為低電平,，“寫使能”可被復(fù)位,。“寫使能”復(fù)位時,，不能對芯片進(jìn)行寫操作,。因此必須置為高電平，將片選置低電平,，向芯片發(fā)出WREN指令,，接著再將片選置位,，以置位“寫使能”。若不將置位而繼續(xù)進(jìn)行寫操作,，則寫操作無效,。最少一個SCK周期后，重新將置低電平以進(jìn)行寫操作,。寫存儲陣列時,，發(fā)送含最高位地址位A8的WRITE指令后，送8位地址,，再送數(shù)據(jù)寫入芯片,。在一直為低電平的情況下，可以連續(xù)送寫同一頁地址的4個字節(jié)數(shù)據(jù),。超過4個字節(jié)數(shù)據(jù),，芯片將自動從本頁的第一個地址重新寫入，因此必須在第24,、32,、40、48個SCK周期后,，置位;寫狀態(tài)字時,，發(fā)送WRSR后送更新的狀態(tài)寄存器內(nèi)容。?

　　X25043/45可提供電源監(jiān)控和編程看門狗定時器,，給系統(tǒng)提供復(fù)位信號,。通過編程選擇定時值，如果在設(shè)置的時間內(nèi)沒有訪問X25043/45,，即為低電平,，則X25043/45將產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。芯片通過其供電電源Vcc來實現(xiàn)電源監(jiān)控,。當(dāng)Vcc低于規(guī)定值時,，產(chǎn)生復(fù)位信號輸出，對于5V工作芯片,，其值為4.25～4.5V,。當(dāng)Vcc低于4.25～4.5V時，上電后自動產(chǎn)生復(fù)位信號,，信號寬度最小可達(dá)100ms,。?

　　發(fā)送WREN、WRDI和RDSR指令時,，不必發(fā)送地址或數(shù)據(jù),。RDSR、WRSR指令分別用于讀,、寫X25043/45內(nèi)的狀態(tài)寄存器,。狀態(tài)寄存器的格式如下:?

???

　　WD1,、WD0是看門狗定時位，為非易失性位,，其組合表征的時間見表3,。?

　　BL1、BL0是存儲器塊保護(hù)位,，為非易失性位,，其組合表征的保護(hù)存儲器陣列范圍見表4。選定保護(hù)的塊,，用戶只能讀而不能寫,。?

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????????????? ?????

?

　　WEL是“寫使能”鎖存器狀態(tài)位，只讀位,。為1,，“寫使能”置位;為0，“寫使能”復(fù)位,。?

　　WIP是表征芯片寫操作忙位,，只讀位。為1,，寫操作正在進(jìn)行;為0,，無寫操作。?

3 X25043/45與51系列微處理器接口?

　　由于51系列微處理器無SPI接口,，因此必須通過移位方式來實現(xiàn)通訊,。X25045與51系列微處理器接口時，一般不能通過CPU的P2口進(jìn)行片選,，只有在P2口為位控方式工作時才允許,。51系列CPU的P2口工作于地址總線方式時，其輸出是脈沖形式,，地址送出后，呈高電平,。因此在對X25045操作時,，不能保證片選持續(xù)有效，也就不能對其進(jìn)行任何操作,。為此片選只能是位控方式連接,，一般與CPU的P1或P3口相連接。?

　　圖3是一款典型接口電路,。R1是復(fù)位輸出的上拉電阻,，上拉電阻是必需的。微處理器U1為89C52,，U2為X25045,，提供高電平復(fù)位信號,。從圖3中可以看出，X25045必須用4根線與CPU接口,。?

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　　在系統(tǒng)接口復(fù)雜時,，典型接口方式將浪費(fèi)寶貴的CPU口資源;進(jìn)行口擴(kuò)展時，既增加成本,，又減低了可靠性,，不能體現(xiàn)X25045的優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計時,，設(shè)計人員往往都力求最精簡最可靠的最小系統(tǒng)方案,，而較復(fù)雜的系統(tǒng)幾乎用滿所有CPU口線。?

　　圖4和圖5兩款電路相對圖3有一定改進(jìn),，經(jīng)濟(jì)實用,，均能可靠地運(yùn)行。圖4所示電路是一種總線接口方式,。但對X25045操作時,，P2口不能選擇其它任何器件。若總線其它器件均以低電平選擇有效時,，必須先將P2口置高電平,，即:MOV P2，#0FH,。這款電路在對X25043/45操作時,，系統(tǒng)的中斷操作中不能有數(shù)據(jù)輸入輸出操作。若有數(shù)據(jù)輸入輸出操作,，必須先關(guān)中斷,，否則將出現(xiàn)邏輯混亂，甚至燒毀CPU和X25043/45,。在訪問X25043/45的優(yōu)先級低于中斷操作的最高級時,，也就是說，在訪問X25045時系統(tǒng)還必須響應(yīng)中斷,。如有URT串口工作時,，則不能使用該款電路。?

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　　對于圖5電路,，雖然只減少了一根口線,，但巧妙地利用X25043/45的讀操作是在SCK的上升沿、寫操作是在SCK的下降沿,、而SO線在無輸出時呈高阻狀態(tài)這一特性,，將SO線和SI線短接，把四線接口改為三線接口,。筆者多次將圖5的接口方法應(yīng)用于儀器開發(fā)中,，將X25043/45用于口令,、校準(zhǔn)參數(shù)等的存儲，均取得滿意的效果,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,，并且一直穩(wěn)定工作。由于它帶有電源監(jiān)控,、上電復(fù)位和看門狗電路,，所以在實際應(yīng)用中，可大大減少系統(tǒng)的設(shè)計,，提高工作可靠性,。?

　　以上三款電路的編程方法基本相同。對于圖5所示的電路,，在對X25045操作前,，先要禁止所有中斷，將P2口全部置高電平,，才能讀寫X25045,。三款電路讀寫X25045時，程序唯一的差別是在定義賦值CS,、SI,、SCK、SO上,。對于圖5,，將SI、SO的定義賦值相同,。據(jù)圖5接口方式編有如下范例程序,，該程序提供了所有X25045的命令。?

??? 源程序:?

??? CS???????? BIT? ?? P1.0?? ;P1.0作片選?

??? SI?????????BIT???? P1.2?? ;P1.2作串行輸入?

??? SO?????????BIT???? P1.2?? ;P1.2作串行輸出?

??? SCK??????? BIT???? P1.3?? ;P1.3作串行時鐘?

??? WREN_INST? EQU???? 06H??? ;寫鎖存指令?

??? WRDI_INST? EQU??? ?04H??? ;讀鎖存指令?

??? WRSR_INST? EQU???? 01H??? ;寫狀態(tài)寄存器指令?

??? RDSR_INST? EQU???? 05H?? ?;讀狀態(tài)寄存器指令?

??? WRITE_INST EQU?? ? 02H????;寫存儲陣列指令?

??? READ_INST? EQU?? ? 03H??? ;讀存儲陣列指令?

??? BYTE_ADDR? EQU?????55H? ? ;字節(jié)操作方式存儲器地址?

??? BYTE_DATA? EQU?????0EAH?? ;寫操作數(shù)據(jù)?

??? PAGE_ADDR? EQU ??? 1F0H? ?;頁操作方式存儲器地址?

??? PAGE_DATA1 EQU???? 99H?? ?;寫入頁的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)?

??? PAGE_DATA2 EQU?????0AAH?? ;寫入頁的第二個數(shù)據(jù)字節(jié)?

??? PAGE_DATA3?EQU? ?? 0CCH?? ;寫入頁的第三個數(shù)據(jù)字節(jié)?

??? STATUS_REG EQU?? ? 10H?? ?;狀態(tài)寄存器?

??? MAX_POLL???EQU?? ? 99H? ? ;寫忙(WIP)查詢最大循環(huán)數(shù)?

??? STACK_TOP? EQU???? 060H?? ;堆棧指針?

??? 初始化子程序:?????? ?

??? INSTALL:?? MOV ??? SP,，#STACK_TOP?

?? ??????????? CLR?? ? EA?

?? ??????? ??? CLR???? A?

?? ??????????? SETB??? CS?

?? ??????????? CLR???? SI?

?? ??????????? SETB??? SO?

?? ??????????? CLR???? SCK?

?? ??????????? RET?

??? 復(fù)位看門狗子程序:?

??? RES_DOG:? CLR???? CS?

??????????? ? SETB??? CS?

??????????? ? RET?

??? 寫操作忙標(biāo)志查詢子程序:?

??? WIP_POLL: ? MOV??? R1,，#MAX_POLL?

??? WIP_POLL1:? LCALL? RS_C?

??????????? ? ? JNB??? ACC.0，WIP_POLL2?

??????????? ? ? DJNZ???R1,，WIP_POLL1?

??? WIP_POLL2:? RET?

??? 復(fù)位“寫使能”子程序:?

??? WD_C:?? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A,，#WRDI_INST?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? SETB??? CS?

??????????? RET?

??? 置位“寫使能”子程序:?? ?

??? WE_C:?? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A，#WREN_INST?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????? ??? CLR???? SCK?

??????????? SETB??? CS?

??????????? RET?

??? 寫狀態(tài)寄存器子程序:?

??? WS_C: ? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A,，#WRSR_INST?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，#STATUS_REG?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? CLR???? SCK ?

??????????? SETB??? CS?

??????????? LCALL?? WIP_POLL?

??????????? RET?

??? 讀狀態(tài)寄存器子程序: ?

??? RS_C: ? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A,，#RDSR_INST?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? LCALL?? INBYT ?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? SETB??? CS ?

??????????? RET?

??? 單字節(jié)數(shù)據(jù)寫入子程序:?

??? BYTE_W: MOV ??? DPTR,，#BYTE_ADDR?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV?? ? A，#WRITE_INST?

??????????? MOV??? ?B,，DPH?

??????????? MOV? ?? C,，B.0?

??????????? MOV???? ACC.3,，C?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A，DPL?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，#BYTE_DATA?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? CLR???? SCK ?

??????????? SETB??? CS ?

??????????? LCALL?? WIP_POLL?

??????????? RET?

??? 單字節(jié)數(shù)據(jù)讀出子程序:?

??? BYTE_R: MOV ??? DPTR,，#BYTE_ADDR?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS ?

??????????? MOV???? A，#READ_INST?

??????????? MOV???? B,，DPH?

??????????? MOV???? C,，B.0?

??????????? MOV???? ACC.3，C?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，DPL?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? LCALL?? INBYT?

??????????? MOV???? R6,，A?

??????????? CLR???? SCK ?

??????????? SETB??? CS?

??????????? RET?

??? 連續(xù)3字節(jié)數(shù)據(jù)寫入子程序:?

??? PAGE_W: MOV?? ? DPTR，#PAGE_ADDR?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A,，#WRITE_INST?

??????????? MOV???? B,，DPH?

??????????? MOV???? C，B.0?

??????????? MOV???? ACC.3,，C?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，DPL?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A，#PAGE_DATA1?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，#PAGE_DATA2?

??????? ??? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，#PAGE_DATA3?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? SETB??? CS?

??????????? LCALL?? WIP_POLL?

??????????? RET?

??? 連續(xù)2字節(jié)讀取子程序:?

??? SEQU_R: MOV? ?? DPTR，#PAGE_ADDR?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? CLR???? CS?

??????????? MOV???? A,，#READ_INST?

??????????? MOV???? B,，DPH?

??????????? MOV???? C，B.0?

??????????? MOV???? ACC.3,，C?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? MOV???? A,，DPL?

??????????? LCALL?? OUTBYT?

??????????? LCALL?? INBYT?

??????????? MOV???? R2，A?

??????????? LCALL?? INBYT?

??????????? MOV???? R3,，A?

??????????? LCALL?? INBYT?

??????????? MOV???? R4,，A?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? SETB??? CS?

??????????? RET?

??? 字節(jié)讀出子程序:?

??? OUTBYT: MOV?? ? R0，#08?

??? OUTBYT1:CLR?? ? SCK?

??????????? RLC? ?? A?

??????????? MOV? ?? SI,，C?

??????????? SETB??? SCK?

??????????? DJNZ??? R0,，OUTBYT1?

??????????? CLR???? SI?

??????????? RET?

??? 字節(jié)寫入子程序:?

??? INBYT:? MOV?? ? R0，#08?

??? INBYT1: SETB??? SCK?

??????????? CLR???? SCK?

??????????? MOV?? ? C,，SO?

??????????? RLC???? A?

??????????? DJNZ??? R0,，INBYT1?

??????????? RET?

參考文獻(xiàn)?