三線制Microware同步串行EEPROM在MCS-51單片機上的運用

作者：時間：2012-02-09 來源：網(wǎng)絡

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　　三線制Microware同步串行總線接口是 NationalSemicondutor公司在其生產(chǎn)的COP系列和HPC系列微控制器上采用的一種串行總線，它使用的三根信號線分別為數(shù)據(jù)輸入線 SI、數(shù)據(jù)輸出線SO和時鐘信號線SK。由于三線制Microware總線只需3～4根數(shù)據(jù)線和控制線即可擴展具有三線制Microware總線的各種 I／O器件，而并行總線擴展方法卻需要8根數(shù)據(jù)線、8～16根地址線和2～3位的控制線，因此，使用三線制Microware串行總線可以簡化電路設計，提高設計的可靠性。

2 三線制Microware總線的EEPROM

　　EEPROM是一種可用電氣方法在線擦除和再編程的只讀存儲器，它既有 RAM在聯(lián)機操作中可讀可改寫的特性，又具有非易失性存儲器ROM在掉電后仍然能保持所存儲的數(shù)據(jù)的優(yōu)點。93C06／46／56／66是采用CMOS工藝制成的分別為64／128／256／512×8位或16／64／128／256×16位8引腳的可支持三線制Microware串行總線的 EEPROM，其自定時寫周期的自動擦除時間不超過10ms，Microchip公司的串行EEPROM的擦除和寫入一個字節(jié)的時間可縮短到2ms以下，擦除／寫入周期壽命一般都可達到10萬次以上，有的產(chǎn)品（如NS公司和Microchip公司的產(chǎn)品）已可達到100萬次，片內(nèi)寫入的數(shù)據(jù)保存壽命可達 40年以上。這些三線制Microware總線的EEPROM一般采用單一＋5V電源供電，低功耗時工作電流僅400μA，備用時為25μA，同時具有三態(tài)輸出，并可與TTL電平兼容。

　　NM93C06／46／56／66是National Semiconductor公司的產(chǎn)品，與其兼容的有Microchip公司的93C06／46／56／66（4．5V～5．5V）、 93LC46／56／66（2．0V～6．0V）、93AA06／46／56／66和Atmel公司的AT93C46／56／66等產(chǎn)品，其中 AT93C66的引腳排列如圖1所示。各引腳說明如下：

　　CS：片選信號；
　　SK：串行時鐘輸入信號，同時也是微處理器與EEPROM之間通信的同步信號，數(shù)據(jù)在它的上升沿鎖定有效；
　　DI：數(shù)據(jù)輸入；
　　DO：數(shù)據(jù)輸出；
　　ORG：Microchip公司產(chǎn)品特有引腳。該引腳接Vcc時，器件的內(nèi)部存儲組織結(jié)構(gòu)以16位為一個單元；接GND時，器件的內(nèi)部存儲組織結(jié)構(gòu)以8位為一個單元。

　　該芯片有7種指令，其中5種指令集的安排如表1所列，此外，還有整片寫指令（WRAL－Write All）和整片擦除指令（ERAL－Erase All）。應當說明的是：在操作碼為00時，為了區(qū)分不同指令，通常借用地址的前兩位來識別。

　　不同型號的EEPROM有不同的存儲空間，93C66有512字節(jié)的存儲空間，其地址為 A8～A0，在編程時，A8可以作為操作指令字節(jié)的最后一位，如果需要讀93C56中某個存儲單元（8位）中的數(shù)據(jù)，其讀指令為0000110A8，地址碼為××××××××，此時，如果A8為0，則地址為00H…FFH，如果A8為1，則地址為100H…1FFH，而93C06／46／56的存儲空間不超過256個字節(jié)，其A8始終為0。

　　有關(guān)93C06／46／56／66的具體操作時序可參考有關(guān)文獻［1］。

3 在MCS－51單片機上的應用

　　串行EEPROM技術(shù)是一種非易失性存儲器技術(shù)，它是嵌入式控制解決方案中的先進技術(shù)，可在MCS－51單片機應用系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)的掉電保護、在線設置參數(shù)的存儲、用戶在線編程查表法中的表格存儲，以及在微控制器的I／O線較少情況下的應用等。

　　MCS－51系列單片機沒有三線制Microware串行總線接口，當它與 93C06／46／56／66等具有三線制Microware串行總線的EEPROM連接時，應使用相應的軟件來模擬三線制Microware串行總線的操作，其中包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。圖2為串行EEPROM芯片AT93C66與AT89C51單片機的硬件連接圖，圖中的R為上拉電阻， AT89C51的P1．0口用于模擬AT93C66的片選端CS，P1．1口模擬AT93C66的時鐘輸入端SK，P1．2口模擬它的數(shù)據(jù)輸入端 DI，P1．3口模擬數(shù)據(jù)輸出端DO（DI和DO也可以連接在一起）。當在時鐘的上升沿第一次檢測到CS和DI都為高電平時，可啟動AT93C66。在寫操作時，首先使AT89C51的P1．1由低變高并產(chǎn)生一個脈沖，再在脈沖的上升沿將1 位數(shù)據(jù)（先為高位）從P1．2輸出到AT93C66中，并清P1．1為0，然后再置P1．1為1，隨之P1．2又輸出1位數(shù)據(jù)……依次循環(huán)8次， AT89C51便可完成1個字節(jié)的輸出操作。在寫入周期完成后，P1．0由高變低，并在保持最少100ns后變?yōu)楦唠娖?，這時93C66的DO線用來表示芯片的狀態(tài)，DO為1表示數(shù)據(jù)已寫入指定的地址中，D0為0則表示正在編程。利用AT89C51可通過查詢P1．3的狀態(tài)來決定是否繼續(xù)操作，讀操作時， P1．1由低變高，AT89C51經(jīng)P1．3從AT93C66讀入1位數(shù)據(jù)，并循環(huán)8次，然后讀入1個字節(jié)，下面是根據(jù)操作時序?qū)懗龅腁T90C51與 93C66連接時的模擬三線制Microware串行總線的操作源程序。

　　首先根據(jù)AT93C66的指令集，規(guī)定如下指令格式：
　　指令格式：00001××A8，其中1為起始位，××為操作碼，A8為第9位地址碼；
　　讀指令（READ）：00001100，即0x0c（如果對93C66的100H…1FFH地址空間操作，則指令最后一位為1，寫和擦除指令均如此）；寫指令（WRITE）：00001010，即0x0a 擦除指令（ERASE）：00001110，即0x0e
　　擦／寫允許指令（EWEN）：0000100110000000，即0x0980，該指令分兩次寫入。