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，并給出應用電路和相應程序。?
關鍵詞: 可編程? 寫使能? 51系列微處理器?? 接口方法?
?
隨著測量技術的發展和微處理器的廣泛應用，系統的電路越來越復雜，系統的可靠性問題也越來越突出，因此看門狗、工作電壓監控和存儲器差不多在每一系統中都被采用。Xicor 公司提供的X25043/45 E2PROM芯片，把看門狗定時器、工作電壓監控和E2PROM三種功能組合在一個封裝內，并采用三線總線工作的串行外設接口(SPI)和軟件協議，降低了系統成本，提高了系統的工作可靠性，非常適合于需現場修改數據的場合，可廣泛應用于儀器儀表、工業自動控制等領域。但在應用中，對存儲陣列的讀寫、看門狗定時器的設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:?
?、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工作電壓監測，并產生復位信號;⑶讀寫時鐘速率可達1MHz;⑷518×8位串行E2PROM;⑸數據塊鎖定功能和片內偶然性的寫保護功能，保護存儲數據;⑹CMOS器件，低功耗;⑺擦寫次數最少10萬次，最少100年的數據保存期。?
X25043/45的引腳排列如圖1所示，引腳功能說明見表1。?
?
?
2 工作原理及操作指令?
X25043/45內含一個8位指令寄存器，傳送指令、數據和地址時按8位串行數據格式進行，且均以最高有效位在先的方式傳送。其指令見表2。SI線上輸入的數據在SCK上升沿被鎖存，芯片內的數據在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。?
?
?
在讀存儲陣列時，將
拉至低電平，發送SCK時鐘脈沖，通過SI線發送含最高位地址A8的READ指令，然后發送8位地址，選定的存儲單元中的數據被送到SO線上。每個數據被送出后，芯片內的地址計數器自動加1，指向下一存儲單元;若繼續提供SCK脈沖，可讀出下一存儲單元數據。當地址計數器達到＄1FFH時，自動翻轉至＄000H單元，直至為高電平，終止讀操作。SO線不輸出數據時，呈高阻狀態。其時序如圖2所示。讀狀態寄存器時，片選后發送RDSR指令，狀態寄存器的內容在發送RDSR指令的第8個SCK脈沖的下降沿被送出到SO線上。?
?
?
在寫操作之前，必須置位“寫使能”。在字節、頁或狀態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?！皩懯鼓堋睆臀粫r，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，發送含最高位地址位A8的WRITE指令后，送8位地址，再送數據寫入芯片。在一直為低電平的情況下，可以連續送寫同一頁地址的4個字節數據。超過4個字節數據，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;寫狀態字時，發送WRSR后送更新的狀態寄存器內容。?
X25043/45可提供電源監控和編程看門狗定時器，給系統提供復位信號。通過編程選擇定時值，如果在設置的時間內沒有訪問X25043/45，即為低電平，則X25043/45將產生復位信號輸出。芯片通過其供電電源Vcc來實現電源監控。當Vcc低于規定值時，產生復位信號輸出，對于5V工作芯片，其值為4.25～4.5V。當Vcc低于4.25～4.5V時，上電后自動產生復位信號，信號寬度最小可達100ms。?
發送WREN、WRDI和RDSR指令時，不必發送地址或數據。RDSR、WRSR指令分別用于讀、寫X25043/45內的狀態寄存器。狀態寄存器的格式如下:?
??? 
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。?
?
????????????? 
????? 
?
WEL是“寫使能”鎖存器狀態位，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。?
?
?
在系統接口復雜時，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X25045的優點。在系統設計時，設計人員往往都力求最精簡最可靠的最小系統方案，而較復雜的系統幾乎用滿所有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，系統的中斷操作中不能有數據輸入輸出操作。若有數據輸入輸出操作，必須先關中斷，否則將出現邏輯混亂，甚至燒毀CPU和X25043/45。在訪問X25043/45的優先級低于中斷操作的最高級時，也就是說，在訪問X25045時系統還必須響應中斷。如有URT串口工作時，則不能使用該款電路。?
?
?
?
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的接口方法應用于儀器開發中，將X25043/45用于口令、校準參數等的存儲，均取得滿意的效果，系統結構簡單，并且一直穩定工作。由于它帶有電源監控、上電復位和看門狗電路，所以在實際應用中，可大大減少系統的設計，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??? ;寫狀態寄存器指令?
??? RDSR_INST? EQU???? 05H?? ?;讀狀態寄存器指令?
??? 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? ? ;字節操作方式存儲器地址?
??? BYTE_DATA? EQU?????0EAH?? ;寫操作數據?
??? PAGE_ADDR? EQU ??? 1F0H? ?;頁操作方式存儲器地址?
??? PAGE_DATA1 EQU???? 99H?? ?;寫入頁的第一個數據字節?
??? PAGE_DATA2 EQU?????0AAH?? ;寫入頁的第二個數據字節?
??? PAGE_DATA3?EQU? ?? 0CCH?? ;寫入頁的第三個數據字節?
??? STATUS_REG EQU?? ? 10H?? ?;狀態寄存器?
??? MAX_POLL???EQU?? ? 99H? ? ;寫忙(WIP)查詢最大循環數?
??? 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?
??? 單字節數據寫入子程序:?
??? 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?
??? 單字節數據讀出子程序:?
??? 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3字節數據寫入子程序:?
??? 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2字節讀取子程序:?
??? 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?
1 Xicor非易失性器件使用手冊.武漢力源，1999