新闻详情

X25043/45 E2 PROM及其与51系列微处理器的接口方法

日期：2024-04-27 05:37
浏览次数：1374
摘要：
康为水泥阀
在前面的一编文章里我们介绍了一款以8031单片机做的配料系统，其中用到到了X25043，在网上我查到一编介绍这种芯片的文章，供大家参考，谢谢原作者！
摘要：X25043/45E2PROM芯片的特点及主要功能，描述了其引脚定义、工作原理、操作指令、存储阵列读时序和写时序。介绍它与51系列微处理器的几种接口方法，并给出应用电路和相应程序。
    关键词：可编程 写使能 51系列微处理器接口方法
随着测量技术的发展和微处理器的广泛应用，系统的电路越来越复杂，系统的可靠性问题也越来越突出，因此看门狗、工作电压监控和存储器差不多在每一系统中都被采用。Xicor公司提供的X25043/45 E2PROM芯片，把看门狗定时器、工作电压监控和E2PROM三种功能组合在一个封装内，并采用三线总线工作的串行外设接口（SPI）和软件协议，降低了系统成本，提高了系统的工作可靠性，非常适合于需现场修改数据的场合，可广泛应用于仪器仪表、工业自动控制等领域。但在应用中，对存储阵列的读写、看门狗定时器的设置则需通过芯片要求的指令来完成。
1X25043/45的主要特点和引脚定义
X25043/45的主工特点如下：
（1）可编程的看门狗定时器，通过指令可选择看门狗定时时间；（2）工作电压监测，并产生复位信号；（3）读写时钟速率可达1MHz；（4）518×8位串行E2PROM；（5）数据块锁定功能和处内偶然性的写保护功能，保护存储数据；（6）CMOS器件，低功耗；（7）擦写次数*少10万次，*少100年的数据保存期。

    X25043/45的引脚排列如图1所示，引脚功能说明见表1。

表1 X25043/45的引脚说明
引脚号引脚名说    明
1CS芯片选择输入端
2SO串行数据输出端
3WP写保护输入端
4Vss电源地端
5SI串行数据输入端
6SCK串行时钟输入端
7RES/RES复位信号输出端。X25043输出低电平，X25045输出高电平。
8Vcc正电源输入端
2工作原理及操作指令
X25043/45内含一个8位指令寄存器，传送指令、数据和地址时按8位串行数据格式进行，且均以*高有效位在先的方式传送。其指令见表2。SI线上输入的数据在SCK上升沿被锁存，芯片内的数据在SCK下降沿输出至SO线上。时钟SCK允许操作过程中停止并在其后恢复。

表2 X25043/45指令集（A8为地址的*高位）

指令名指令格式

说    明

 
WREN0000 0110允许写操作，设置写使能锁存器。
WRDI0000 0100禁止写操作，复位写使能锁存器。
RDSR0000 0101读状态寄存器。
WRSR0000 0001写状态寄存器。
READ0000 A8011从开始于所选地址（A8）的存储器阵列中读数据。
WRITE0000 A8010将数据写入开始于所选地址（A8）的存储器阵列中。

 

在读存储阵列时，将CS拉至低电平，发送SCK时钟脉冲，通过SI线发送含*高位地址A8的READ指令，然后发送8位地址，选定的存储单元中的数据被送到SO线上。每个数据被送出后，芯片内的地址计数器自动加1，指向下一存储单元；若继续提供SCK脉冲，可读出下一存储单元数据。当地址计数器达到$1FFH时，自动翻转至$000H单元，直至CS为高电平，终止读操作。SO线不输出数据时，呈高阻状态。其时序如图2所示。读状态寄存器时，片选后发送RDSR指令，状态寄存器的内容在发送RDSR指令的第8个SCK脉冲的下降沿被送出到SO线上。
在写操作之前，必须置位“写使能”。在字节、页或状态寄存器写周期完成后和上电情况下，“写使能”自动复位，WP为低电平，“写使能”可被复位。“写使能”复位时，不能对芯片进行写操作。因此必须置WP为高电平，将片选CS置低电平，向芯片发出WREN指令，接着再将片选CS置位，以置位“写使能”。若不将CS置位而继续进行写操作，则写操作无效。*少一个SCK周期后，重新将CS置低电平以进行写操作。写存储阵列时，发送含*高位地址位A8的WRITE指令后，送8位地址，再送数据写入芯片。在CS一直为低电平的情况下，可以连续送写同一页地址的4个字节数据。超过4个字节数据，芯片将自动从本南的**个地址重新写入，因此必须在第24、32、40、48个SCK周期后，置位CS；写状态字时，发送WRSR后送更新的状态寄存器内容。

    X25043/45可提供电源监控和编程看门狗定时器，给系统的时间内没有访问X25043/45，即CS为低电平，则X25043/45将产生复位信号输出。芯片通过其供电电源Vcc来实现电源监控。当Vcc低于规定值时，产生复位信号输出，对于5V工作芯片，其值为4.25～4.5V。当Vcc低于4.25～4.5V时，上电后自动产生复位信号，信号宽度*小可达100ms。
发送WREN、WRDI和RDSR指令时，不必发送地址或数据。RDSR、WRSR指令分别用于读、写X25043/45内的状态寄存器。状态寄存器的格式如下：
DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
××WD1WD0BL1BL0WELWIP
注：×是随意位
WD1、WD0是看门狗定时位，为非易失性位，其组合表征的时间见表3。
康为水泥阀
表3 WD1和WD0组合表征的时间
WD1WD0看门狗定时典型值
001.4s
01600ms
10200ms
11看门狗功能无效
BL1、BL0是存储器块保护位，为非易失性位，其组合表征的保护存储器阵列范围见表4。选定保护的块，用户只能读而不能写。

表4 BL1和BL0组合表征的保护存储器范围
BL1BL0初保护的阵列地址
00无保护阵列
01$180H～$1FFH
10$100H～$1FFH
11000H～$1FFH
WEL是“写使能”锁存器状态位，只读位。为1，“写使能”置位；为0，“写使能”复位。
WIP是表征芯片写操作忙位，只读位。为1，写操作正在进行；为0，无写操作。

3 X25043/45与5系列微处理器接口
由于51系列微处理器无SPI接口，因此必须通过移位方式来实现通讯。X25043与51系列微处理器接口时，一般不能通过CPU的P2口进行片选，只有在P2口为位控方式工作时才允许。51系列CPU的P2口工作于地址总线方式时，其输出是脉冲形式，地址送出后，呈高电平。因此在对X25045操作时，不能保证片选持续有效，也就不能对其进行任何操作。为此片选CS只能是位控方式连接，一般与CPU的P1或P3口相连接。
图3是一款典型接口电路。R1是复位输出的上拉电阻，上拉电阻是必需的。微处理器U1为89C52，U2为X25045，提供高电平复位信号。从图3中可以看出，X25045必须用4根线与CPU接口。
在系统接口复杂时，典型接口方式将浪费宝贵的CPU口资源；进行口扩展时，既增加成本，又减低了可靠性，不能体现X25045的优点。在系统设计时，设计人员往往都力求*精简*可靠的*小系统方案，而较复杂的系统几乎用满所有CPU口线。
图4和图5两款电路相对图3有一定改进，经济实用，均能可靠地运行。图4所示电路是一种总线接口方式。但对X25045操作时，P2口不能选择其它任何器件。若总线其它器件均以低电平选择有效时，必须选将P2口置高电平，即：MOVP2，#0FH。这款电路在对X25043/45操作时，系统的中断操作中不能有数据输入输出操作。若有数据输入输出操作，必须先关中断，否则将出现逻辑混乱，甚至烧毁CPU和X25043/45。在访问X25043/45的优先级低于中断操作的***时，也就是说，在访问X25045时系统还必须响应中断。如有URT串口工作时，则不能使用该款电路。

    对于图5电路，虽然只减少了一根口线，但巧妙地利用X25043/45的读操作是在SCK的上升沿、写操作是在SCK的下降沿、而SO线在无输出时呈高阻状态这一特性，将SO线和SI短接，把四线接口改为三线接口。笔者多次将图5的接口方法应用于仪器开发，将X25043/45用于口令、校准参数等的存储，均取得满意的效果，系统结构简单，并且一直稳定工作。由于它带有电源监控、上电复位和看门狗电路，所以在实际应用中，可大大减少系统的设计，提高工作可靠性。
以上三款电路的编程方法基本相同。对于图5所示的电路，在对X25045操作前，先要禁止所有中断，将P2口全部置高电平，才能读写X25045。三厌电路读写X25045时，程序**的差别是在定义赋值CS、SI、SCK、SO上。对于图5，将SI、SO的定义赋值相同。据图5接口方式编有如下范围程序，该程序提供了所有X25045的命令。
源程序：
CS BIT P1.0；P1.0作片选
SI BIT P1.2P1.2作串作输入
SO BIT P1.2；P1.2作串行输出
SCK BIT P1.3；P1.3作串行时钟
WREN_INST EQU 06H；写锁存指令
WRDI_INST EQU 04H；读锁存指令
WRST_INST EQU 01H；写状态寄存器指令
RDSR_INST EQU 05H；读状态寄存器指令
WRITE_INST EQU 02H；写存储阵列指令
READ_INST EQU 03H；读存储阵列指令
BYTE_ADDR EQU 55H；字节操作方式存储器地址
BYTE_DATA EQU 0EAH；写操作数据
PAGE_ADDR EQU 1F0H；页操作方式存储器地址
PAGE_DATA1 EQU 99H；写入页的**个数据字节
PAGE_DATA2 EQU 0AAH；写入页的**个数据字节
PAGE_DATA3 EQU 0CCH；写入页的第三个数据字节
STATUS_REG EQU 10H；状态寄存器
MAX_POLL EQU 99H；写忙（WIP）查询*大循环数
STACK_TOP EQU 060H；堆栈指针
初始化子程序：
INSTALL：MOVSP，#STACK_TOP
CLR EA
CLR A
SETB CS
CLR SI
SETB SO
CLR SCK
RET
复位看门狗子程序：
RES_DOG：CLRCS
SETB CS
RET
写操作忙标志查询子程序：
WIP_POLL：MOVR1，#MAX_POLL
WIP_POLL1：LCALLRS_C
JNBACC.0，WIP_POLL2
DJNZR1，WIP_POLL1
WIP_POLL2：RET
复位“写使能”子程序：
WD_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WRDI_INST
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
置位“写使能”子程序：
WE_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WREN_INST
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
写状态寄存器子程序：
WS_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WRSR_INST
LCALLOUTBYT
MOVA，#STATUS_REG
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET康为水泥阀
读状态寄存器子程序：
RS_C： CLRSCK
CLR CS
MOVA，#RDSR_INST
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
单字节数据写入子程序：
BYTE_W：MOVDPTR，#BYTE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#WRITE_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
MOVA，#BYTE_DATA
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET
单字节数据读出子程序：
BYTE_R：MOVDPTR，#BYTE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#READ_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
MOV R6，A
CLR SCK
SETB CS
RET
连续3字节数据写入子程序：
PAGE_W：MOVDPTR，#PAGE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#WRITE_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.C
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA1
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA2
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA3
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET
连续2字节读取子程序：
SEQU_R：MOVDPTR，#PAGE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#READ_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
MOV R2，A
LCALLINBYT
MOV R3，A
LCALLINBYT
MOV R4，A
CLR SCK
SETB CS
RET
字节读出子程序：
OUTBYT：MOVR0，#08
OUTBYT1：CLRSCK
RLC A
MOV SI，C
SETB SCK
DJNZR0，OUTBYT1
CLR SI
RET
字节写入子程序：
INBYT：MOVR0，#08
INBYT1：SETBSCK
CLR SCK
MOV C，SO
RLC A
DJNZR0，INBYT1
RET 康为水泥阀

下一篇： 搅拌站配料传感器信号是怎么采集和处理的
上一篇： 首先提出PLC 概念的是美国通用汽车公司