摘? 要: X25043/45 E2PROM芯片的特點及主要功能，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的主要特點和引腳定義?

　　X25043/45的主要特點如下:?

　　⑴可編程的看門狗定時器，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)生復位信號;⑶讀寫時鐘速率可達1MHz;⑷518×8位串行E2PROM;⑸數(shù)據(jù)塊鎖定功能和片內(nèi)偶然性的寫保護功能，保護存儲數(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。?

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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?shù)刂酚嫈?shù)器達到＄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”自動復位，為低電平，“寫使能”可被復位。“寫使能”復位時，不能對芯片進行寫操作。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Vcc低于規(guī)定值時，產(chǎn)生復位信號輸出，對于5V工作芯片，其值為4.25～4.5V。當Vcc低于4.25～4.5V時，上電后自動產(chǎn)生復位信號，信號寬度最小可達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是存儲器塊保護位，為非易失性位，其組合表征的保護存儲器陣列范圍見表4。選定保護的塊，用戶只能讀而不能寫。?

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

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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”復位。?

　　WIP是表征芯片寫操作忙位，只讀位。為1，寫操作正在進行;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)接口復雜時，典型接口方式將浪費寶貴的CPU口資源;進行口擴展時，既增加成本，又減低了可靠性，不能體現(xiàn)X25045的優(yōu)點。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，經(jīng)濟實用，均能可靠地運行。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?

??? 復位看門狗子程序:?

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

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

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

??? 寫操作忙標志查詢子程序:?

??? 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?