三線制Microware同步串行EEPROM在MCS-51單

介紹了三線制Microware串行總線及其相關(guān)的EEPROM，設(shè)計(jì)了該類EEPROM與AT89C51的連接和軟件模擬，并給出C51源程序。
??? 關(guān)鍵詞：三線制，串行總線，EEPROM，MCS-51
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1三線制Microware串行總線
　　三線制Microware同步串行總線接口是松下半導(dǎo)體公司在其生產(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(hào)線是數(shù)據(jù)輸入線SI、數(shù)據(jù)輸出線SO和時(shí)鐘信號(hào)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(kuò)展具有三線制Microware總線的各種I／O器件，而并行總線擴(kuò)展方法要8根數(shù)據(jù)線、8～16根地址線和2～3位控制線，因而使用三線制Microware串行總線可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的可靠性。
2具有三線制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(chǔ)器，它既有RAM在聯(lián)機(jī)操作中可讀可改寫的特性，又具有非易失性存儲(chǔ)器ROM在掉電后仍然能保持所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。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引腳的支持三線制Microware串行總線的EEPROM，其自定時(shí)寫周期包括自動(dòng)擦除時(shí)間不超過(guò)10ms，而Microchip公司的串行EEPROM的擦除和寫入一個(gè)字節(jié)的時(shí)間可縮短到2ms以下，擦除／寫入周期壽命一般都已達(dá)到10萬(wàn)次以上，有的產(chǎn)品（如NS和Microchip的產(chǎn)品）可達(dá)到100萬(wàn)次，片內(nèi)寫入的數(shù)據(jù)保存壽命在40年以上，采用單一電源＋5V供電，低功耗工作電流400μA，備用時(shí)為25μA，三態(tài)輸出，與TTL電平兼容。
　　NM93C06／46／56／66是松下半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，與其兼容的有Microchip公司的93C06／46／56／66（4．5V～5．5V）、93LC／46／56／66（2．0V～6．0V）、93AA06／46／56／66和Atmel公司的AT93C46／56／66，其封裝形式如圖1。

??? 引腳說(shuō)明：CS：片選信號(hào)；SK：串行時(shí)鐘輸入信號(hào)，是微處理器與EEPROM之間通信的同步信號(hào)，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，接Vcc時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)是16位為一個(gè)單元，接GND時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)是8位為一個(gè)單元。
??? 芯片有7種指令，指令集的安排見表1。表1

　　注意：在操作碼為00時(shí)，為了區(qū)分不同指令，借用地址的前兩位來(lái)識(shí)別。此外還有整片寫指令（WRAL－Write All）和整片擦除指令（ERAL－EraseAll）。
　　不同型號(hào)的EEPROM有不同的存儲(chǔ)空間，93C66有512字節(jié)的存儲(chǔ)空間，其地址為A8…A0，在編程時(shí)A8可以作為操作指令字節(jié)的最后一位，如：讀93C66中某個(gè)存儲(chǔ)單元（8位）中的數(shù)據(jù)，讀指令0000110A8，地址碼××××××××，如果A8為0，則地址00H…FFH，如果A8為1，地址為100H…1FFH。而93C06／46／56的存儲(chǔ)空間不超過(guò)256個(gè)字節(jié)，A8始終為0。
　　有關(guān)93C06／46／56／66的具體操作時(shí)序見參考文獻(xiàn)〔1〕。
3三線制Microware總線EEPROM在MCS┐51單片機(jī)上的運(yùn)用
　　串行EEPROM技術(shù)是一種非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，它是嵌入式控制解決方案中的先進(jìn)技術(shù)，在MCS－51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可用于數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)、可在線設(shè)置參數(shù)的存儲(chǔ)、用戶在線可編程查表法中的表格存儲(chǔ)、微控制器I／O線較少情況下的應(yīng)用等等場(chǎng)合。
　　MCS－51系列單片機(jī)沒有三線制Microware串行總線接口，它與93C06／46／56／66等具有三線制Microware串行總線的EEPROM連接時(shí)，要使用軟件來(lái)模擬三線制Microware串行總線的操作，包括串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出。圖2為串行EEPROM AT93C66與AT89C51單片機(jī)的硬件連接圖，R為上拉電阻，AT89C51的P1．0模擬AT93C66的片選端CS，P1．1模擬AT93C66的時(shí)鐘輸入端SK，P1．2模擬它的數(shù)據(jù)輸入端DI，P1．3模擬數(shù)據(jù)輸出端DO（DI和DO也可以連接在一起）。當(dāng)在時(shí)鐘的上升沿第一次檢測(cè)到CS和DI都為高電平時(shí)，啟動(dòng)AT93C66。寫操作時(shí)，AT89C51的P1．1由低變高，產(chǎn)生一個(gè)脈沖，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，清P1．1為0，再置P1．1為1，P1．2又輸出1位數(shù)據(jù)……依次循環(huán)8次，AT89C51完成1個(gè)字節(jié)的輸出操作。寫入周期完成后，P1．0由高變低，并保持最少100ns后變?yōu)楦唠娖?，這時(shí)93C66的DO線用來(lái)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，為0則表示正在編程，AT89C51可以查詢P1．3的狀態(tài)來(lái)決定是否繼續(xù)操作。讀操作時(shí)，P1．1由低變高，AT89C51經(jīng)P1．3從AT93C66讀入1位數(shù)據(jù)，循環(huán)8次，讀入1個(gè)字節(jié)。根據(jù)操作時(shí)序可以寫出AT90C51與93C66連接時(shí)的操作程序。
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　　模擬三線制Mircroware串行總線的操作源程序。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(duì)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；
　　本程序用C51語(yǔ)言編寫（不包括整片寫和擦除功能）
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1　竇振中．單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)存儲(chǔ)器分冊(cè)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998
2　徐愛鈞，彭秀華．單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社，1998
3　白駒銜，雷曉平．單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用．成都：電子科技大學(xué)出版社，1994