X25165芯片在8051系統(tǒng)中的應(yīng)用

美國(guó)Xicor公司生產(chǎn)的Z25165芯片是集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM三項(xiàng)功能于一體的集成電路產(chǎn)品。該芯片的應(yīng)用將有利于簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)的成本，減少對(duì)電路板的空間需求，增加系統(tǒng)的可靠性。

1 芯片簡(jiǎn)介

X25165的引腳排列如圖1所示，各引腳功能說(shuō)明如表1所列。

X25165使用簡(jiǎn)單的三線總線串行外設(shè)接口（SPI），對(duì)芯片進(jìn)行操作的所有操作碼、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)均從SI引腳輸入，寫入數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘（SCK）的上升沿被鎖存，從芯片讀取的數(shù)據(jù)從SO引腳串行移出，并在串行時(shí)鐘的下降沿輸出數(shù)據(jù)。

芯片的看門狗定時(shí)器和Vcc電壓監(jiān)視器都對(duì)微處理器提供獨(dú)立的保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只要看門狗定時(shí)器達(dá)到其可編程的超時(shí)極限，RESET引腳立即自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)200ms的高電平復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源電壓Vcc降到4.5V以下時(shí)，RESET引腳立即自動(dòng)產(chǎn)生主電平復(fù)位信號(hào)，并一直保護(hù)到電源電壓恢復(fù)正常。在系統(tǒng)電源上電或掉電時(shí)，RESET引腳也立即自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)高電平復(fù)位信號(hào)。這樣，就能有效地防止系統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫及誤操作等故障現(xiàn)象的發(fā)生。

X25165芯片內(nèi)部有2k×8位的串行EEPROM，每個(gè)字節(jié)可以擦寫10萬(wàn)次以上，內(nèi)部數(shù)據(jù)可以保存100年以上。應(yīng)用時(shí)，可以通過(guò)編程對(duì)指定的塊進(jìn)行鎖定，以防止由于誤操作等原因破壞保存的數(shù)據(jù)。

2 工作原理

2.1 指令

X25165共有七條指令（見(jiàn)表2），對(duì)芯片的所有操作都需要通過(guò)對(duì)指令寄存器寫命令來(lái)完成，所有的指令、地址、數(shù)據(jù)均以高位在前的方式（MSB）串行傳送。

2.2 狀態(tài)寄存器

X25165內(nèi)有一個(gè)八位狀態(tài)寄存器，在任何時(shí)候都可以通過(guò)RDSR指令來(lái)讀取狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，也可以通過(guò)WREN，SFLB，WRSR等指令來(lái)設(shè)置狀態(tài)寄存器中的某些位。狀態(tài)寄存器的格式如下：

FLB：只讀位，指示一個(gè)易失位的狀態(tài)，可用SFLB和RFLB指令進(jìn)行置位和清零，上電時(shí)該位自動(dòng)清零；

WPEN：為非易失位，可用WRSR指令進(jìn)行編程，該位和WP引腳配合使用能以編程方式實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的寫保護(hù)（見(jiàn)表5）。當(dāng)WP引腳為低電平且WPEN位被置位時(shí)，所有狀態(tài)寄存器的寫操作被禁止。

3 芯片應(yīng)用

3.1 硬件接口電路

在一個(gè)8051單片機(jī)系統(tǒng)中可按照?qǐng)D2的連接方式使用該芯片。

3.2 軟件接口設(shè)計(jì)

根據(jù)圖2的連接方式，筆者編寫了七個(gè)實(shí)用的應(yīng)用接口程序，供大家參考。

a.串行輸出了程序

將累加器A中的數(shù)據(jù)按照高位在前的順序（MSB）串行輸出至X25165芯片中。
    WD-OUTB：MOV R7，#08H；有8位數(shù)據(jù)要傳輸
    WD-OUTB1：CLR P1.2；使SCK為低電平
    RLC A ；將輸出位移入C
    MOV P1.1，C；進(jìn)位位移入SI
    SEIB P1.2；使SCK位為高電平
    DJNZ R7，WD-OUTB1；判斷循環(huán)是否結(jié)束
    CLR P1.1；清SI
    RET

b.串行輸入子程序

將1字節(jié)的數(shù)據(jù)按照高位在前的順序（MSB）從X25165中串行讀入累加器A中。
    WD-INB：MOV R7，#08H；有8位數(shù)據(jù)要接收
    WD-INB1：SETB P1.2；產(chǎn)生SCK脈沖
    CLR P1.2 ；
    MOV C， P1.0 ；S0移入進(jìn)位位C
    RLC A ；累加器A帶進(jìn)位位去移
    DJNZ R7， WD-INB1；判斷循環(huán)是否結(jié)束
    RET

c.讀狀態(tài)寄存器子程序

用于從X25165中讀狀態(tài)寄存器內(nèi)容，讀出的內(nèi)容存放在A中。
    WD-RD-SR：CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOV A，#05H ；RDSR指令送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出RDSR指令
    LCALL WD-INB ；讀取狀態(tài)寄存器內(nèi)容
    CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    SETB P1.3 ；芯片選擇CS無(wú)效
    RET

d.寫狀態(tài)寄存子程序

該子程序可以設(shè)置塊保護(hù)地址范圍和可編程看門狗定時(shí)器超時(shí)周期。子程序中需要先使片選信號(hào)有效，然后用WREN指令設(shè)置寫使能鎖存器，8位指令輸出后必須將片選信號(hào)拉高，這樣才能使命令生效。同樣，數(shù)據(jù)輸出完成后也必須將片選信號(hào)拉高。

    WD-WR-SR：CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOV A， #06H ；WREN指令送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出WREN指令
    SETB P1.3 ；使CS為高電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOV A，#01H ；WRSR指令送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出WRSR指令，置狀態(tài)寄存器
    MOV A，#10H；無(wú)塊保護(hù)，超時(shí)周期；800ms
    LCALL WD-OUTB ；輸出狀態(tài)寄存器內(nèi)容
    CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    SETB P1.3 ；使CS為高電平
    RET ；

 e.讀存儲(chǔ)單元內(nèi)容子程序

從X25165的串行EEPROM中讀指定單元內(nèi)容，需要先發(fā)送READ指令和16位地址，指定地址單元的數(shù)據(jù)在SCK脈沖的作用下就會(huì)從S0引腳依次移出。
    WD-RD-DATA：CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOC A，#03H ；READ指令送累加器A
    LCALL WD-OUTB；輸出READ指令
    MOV A，DPH；高位地址送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出高位地址
    MOV A，DPL ；低位地址送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出低位地址
    LCALL WD-INB ；讀取（DPTR）單元的數(shù)據(jù)
    MOV R4，A ；數(shù)據(jù)送R4
    LCALL WD-INB ；讀取（DPTP+1）單元的數(shù)據(jù)
    MOV R5，A ；數(shù)據(jù)送R5
    CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    SETB P1.3 ；芯片選擇CS無(wú)效
    RET

f.寫存儲(chǔ)單元內(nèi)容子程序

該子程序向芯片內(nèi)EEPROM的指定起始地址寫入數(shù)據(jù)，與寫狀態(tài)寄存器子程序一樣，程序中需要先輸出WREN指令設(shè)置寫使能鎖存器。然后，按高位在前的順序輸出存放于DPTR中的16位地址和存放于R5、R4中的16位數(shù)據(jù)。最后，要循環(huán)檢測(cè)狀態(tài)寄存器的WIP位，直到芯征內(nèi)容的寫操作完成，以確保數(shù)據(jù)被安全可靠地寫入芯片。
    WD-WR-DATA：CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOV A，#06H ；WREN指令送累加器A
    LCALL WD-LUTB ；輸出WREN指令
    SETB P1.3 ；使CS為高電平
    CLR P1.3 ；芯片選擇CS有效
    MOV A，#02H ；WRITE指令送累加器A
    LCALL WD-OUTB ；輸出WRITE指令
    MOV A，DPH ；輸出高8位地址
    LCALL WD-OUTB ；
    MOV A，DPL ；輸出低8位地址
    LCALL WD-OUTB ；
    MOV A， R4 ；輸出低8位數(shù)據(jù)
    LCALL WD-OUTB ；
    MOV A，R5 ；輸出高8位數(shù)據(jù)
    LCALL WD-OUTB；
    CLR P1.2 ；使SCK為低電平
    SETB P1.3 ；使CS為高電平
    WD-WIP-POLL：LCALL WD-RD-SR ；讀狀態(tài)寄存器
    JB ACC.0， WD-WIP-POLL
    ；檢測(cè)WIP位
    RET

g.看門狗定時(shí)器復(fù)位子程序

只要在設(shè)定的看門狗定時(shí)器超時(shí)周期以內(nèi)執(zhí)行子程序并向芯片的CS引腳發(fā)送一個(gè)下降沿，看門狗就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位輸出信號(hào)。
    WD-EAT：SETB P1.3 ；
    CLR P1.3 ；產(chǎn)生CS下降沿脈沖
    SETB P1.3 ；
    RET

筆者在設(shè)計(jì)車輪徑軸向位移檢測(cè)儀時(shí)使用了X25165芯片，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性，使用過(guò)程中保存的數(shù)據(jù)從未發(fā)生丟失現(xiàn)象，使用結(jié)果令人滿意。