三线制Microware同步串行EEPROM在MCS-51单片机

2011-10-25

1三线制Microware串行总线
　　三线制Microware同步串行总线接口是松下半导体公司在其生产的COP系列和HPC系列微控制器上采用的一种串行总线。它使用的三根信号线是数据输入线SI、数据输出线SO和时钟信号线SK。由于三线制Microware总线只需3～4根数据线和控制线即可扩展具有三线制Microware总线的各种I／O器件，而并行总线扩展方法要8根数据线、8～16根地址线和2～3位控制线，因而使用三线制Microware串行总线可以简化电路设计，提高设计的可靠性。
2具有三线制Microware总线的EEPROM
　　EEPROM是一种可用电气方法在线擦除和再编程的只读存储器，它既有RAM在联机操作中可读可改写的特性，又具有非易失性存储器ROM在掉电后仍然能保持所存储数据的优点。93C06／46／56／66是采用CMOS工艺制成的分别为64／128／256／512×8位，或16／64／128／256×16位8引脚的支持三线制Microware串行总线的EEPROM，其自定时写周期包括自动擦除时间不超过10ms，而Microchip公司的串行EEPROM的擦除和写入一个字节的时间可缩短到2ms以下，擦除／写入周期寿命一般都已达到10万次以上，有的产品（如NS和Microchip的产品）可达到100万次，片内写入的数据保存寿命在40年以上，采用单一电源＋5V供电，低功耗工作电流400μA，备用时为25μA，三态输出，与TTL电平兼容。
　　NM93C06／46／56／66是松下半导体公司的产品，与其兼容的有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，其封装形式如图1。

    引脚说明：CS：片选信号；SK：串行时钟输入信号，是微处理器与EEPROM之间通信的同步信号，数据在它的上升沿锁定有效；
    DI：数据输入；
    DO：数据输出；
　　ORG：Microchip公司产品特有引脚，接Vcc时内部存储组织结构是16位为一个单元，接GND时内部存储组织结构是8位为一个单元。
    芯片有7种指令，指令集的安排见表1。表1

　　注意：在操作码为00时，为了区分不同指令，借用地址的前两位来识别。此外还有整片写指令（WRAL－Write All）和整片擦除指令（ERAL－EraseAll）。
　　不同型号的EEPROM有不同的存储空间，93C66有512字节的存储空间，其地址为A8…A0，在编程时A8可以作为操作指令字节的最后一位，如：读93C66中某个存储单元（8位）中的数据，读指令0000110A8，地址码××××××××，如果A8为0，则地址00H…FFH，如果A8为1，地址为100H…1FFH。而93C06／46／56的存储空间不超过256个字节，A8始终为0。
　　有关93C06／46／56／66的具体操作时序见参考文献〔1〕。
3三线制Microware总线EEPROM在MCS┐51单片机上的运用
　　串行EEPROM技术是一种非易失性存储器技术，它是嵌入式控制解决方案中的先进技术，在MCS－51单片机应用系统中可用于数据的掉电保护、可在线设置参数的存储、用户在线可编程查表法中的表格存储、微控制器I／O线较少情况下的应用等等场合。
　　MCS－51系列单片机没有三线制Microware串行总线接口，它与93C06／46／56／66等具有三线制Microware串行总线的EEPROM连接时，要使用软件来模拟三线制Microware串行总线的操作，包括串行时钟、数据输入、数据输出。图2为串行EEPROM AT93C66与AT89C51单片机的硬件连接图，R为上拉电阻，AT89C51的P1．0模拟AT93C66的片选端CS，P1．1模拟AT93C66的时钟输入端SK，P1．2模拟它的数据输入端DI，P1．3模拟数据输出端DO（DI和DO也可以连接在一起）。当在时钟的上升沿第一次检测到CS和DI都为高电平时，启动AT93C66。写操作时，AT89C51的P1．1由低变高，产生一个脉冲，在脉冲的上升沿将1位数据（先为高位）从P1．2输出到AT93C66中，清P1．1为0，再置P1．1为1，P1．2又输出1位数据……依次循环8次，AT89C51完成1个字节的输出操作。写入周期完成后，P1．0由高变低，并保持最少100ns后变为高电平，这时93C66的DO线用来表示芯片的状态，DO为1表示数据已写入指定的地址中，为0则表示正在编程，AT89C51可以查询P1．3的状态来决定是否继续操作。读操作时，P1．1由低变高，AT89C51经P1．3从AT93C66读入1位数据，循环8次，读入1个字节。根据操作时序可以写出AT90C51与93C66连接时的操作程序。

　　模拟三线制Mircroware串行总线的操作源程序。根据AT93C66的指令集，规定如下指令格式：
　　指令格式：00001××A8，其中1为起始位，××为操作码，A8为第9位地址码；
　　读指令（READ）：00001100，即0x0c（如果对93C66的100H…1FFH地址空间操作，则指令最后一位为1，写和擦除指令均如此）；
    写指令（WRITE）：00001010，即0x0a；
    擦除指令（ERASE）：00001110，即0x0e；
　　擦／写允许指令（EWEN）：0000100110000000，即0x0980，该指令分两次写入；
　　本程序用C51语言编写（不包括整片写和擦除功能）