串行EEPROM X24128及其與AT89C51的接口及編程

X24128是美國Xicor公司生產的CMOS串行通信EEPROM。內部結構為16k字節(jié)8位陣列。X24182在2線總線上可同時并聯8片，并具有軟件和硬件寫保護功能。片內最高地址單元（FFFFH）為一寫保護寄存器。通過寫入不同數據，可進行軟件寫保護、塊鎖定選擇保護和編程硬件寫保護三種不同形式的寫保護。在2線總線上串行通信的最高時鐘頻率為400kHz。另外還具有輸入、輸出消噪聲和抑制功能。而且功耗低，它的讀狀態(tài)工作電流小于1mA, 寫狀態(tài)工作電流小于3mA，靜態(tài)電流小于1uA。工作電壓有1.8V-3.6V、2.5V-5.5V和4.5V-5.5V三種類型供選擇。寫方式有按字節(jié)寫和按頁寫兩種形式，每頁為32字節(jié)。

1．管腳說明

X24128有三種封裝形式：14-SOIC、16-SOIC和8-PDIP。圖1為8-PDIP封裝的外形圖。各管腳的功能說明如下：

Vcc、Vss：為電源的正、負極輸入端；

SCL：串行時鐘輸入端，用于控制數據的輸入與輸出；

SDA：串行數據輸入與輸出的共用管腳。漏極輸出，可與其它器件的SDA腳的輸出組成線或邏輯關系。由于是漏極輸出，因此在使用時必須接上拉電阻；

WP：硬件寫保護輸入管腳。當WP管腳接高電平且寫保護寄存器的WPEN位被寫1時，寫保護仿寄存器實施寫保護，這時塊鎖定的存儲陣列無法再用程序改寫。不需要寫保護時，WP管腳接低電平； 

S0、S1、S2器件選擇輸入端。在串行通信總線上可以并接多至8片X24128，它們可以分時享用總線。在輸入的地址中，當第一字節(jié)（器件地址）的數據與器件的輸入管腳S0、S1、S2相符時，器件被選擇并可與CPU進行串行通信。如與器件的輸入管腳不符，則處于等待狀態(tài)。

2．地址選擇

X24128內部EEPROM由16k×8位組成，這16k數據單元的地址為0000H-3FFFH。寫保護寄存器的地址為FFFFH。每個地址可以分為地址高位字節(jié)BYTE1和地址低位字節(jié)BYTE0。除了數據單元地址外，還具有一個器件地址。在器件地址中，高四位必須為1010，這是X24128的識別碼。S2、S1、S0三位為所選器件的地址碼，它們必須與所選器件的輸入管腳S2、S1、S0相一致。例如所選器件的S2管腳接Vcc，S1、S0兩個輸入管腳連接Vss，則器件地址應為1010100R/WB。位位為讀、寫選擇位，位為1時，選擇讀；位為0時，選擇寫。

3．寫保護寄存器

寫保護寄存器是一可讀寄存器，格式如下：各位的狀態(tài)可通過程序寫入?，F將功能說明如下：

WEL：為EEPROM陣列寫使能鎖存器，WEL=1時，寫使能鎖存器置位，可進行寫操作；WEL=0時，寫使能鎖存器復位，拒絕一切寫操作。

RWEL：為“寫保護寄存器”寫使能鎖存器，RWEL=1時，可對“寫保護寄存器”進行改寫；RWEL=0時，寫使能鎖存器復位，拒絕改寫。

上電時，WEL和RWEL均被復位。

BL1、BL0：EEPROM陣列塊鎖定保護位。整個EEPROM陣列有三種鎖定形式，BL1、BL0=00時，整個陣列未加塊鎖定保護；BL1、 BL0=01時，地址為3000H～FFFH的陣列進行塊鎖定保護；BL1、BL0=10時，地址為2000～3FFF的陣列進行塊鎖定保護;BL1、 BL0=11時，地址為0000H～3FFFH的陣列進行塊鎖定保護.

WPEN：寫保護使能位，當WPEN位被寫入1且將器件的WP管腳接至Vcc時，，硬件寫保護使能；當WPEN位被復位或者WP管腳接至Vss時，硬件寫保護不再使能。硬件寫保護能為整個系統(tǒng)在實際應用操作中給用戶實施寫保護操作提供方便。

通過BL1、BL0位進行塊鎖定的存儲器陣列不受硬件寫保護的影響，只有通過改變BL1、BL0的值才能改變塊鎖定保護陣列的區(qū)域范圍。但改變BL1、 BL0的值要受到RWEL位的制約。RWEL位的改變又受到硬件寫保護的制約。未加塊鎖定保護的陣列不受硬件寫保護的制約，因而可對其進行寫操作。

在未加硬件寫保護的情況下，對BL1、BL0的改寫可按以下三步進行：

1）對FFFFH地址寫入00000010，使WEL=1；

2）對FFFFH地址寫入00000110B，使RWEL=1；

3）對FFFFH地址寫入X00XX010B，使RWEL=0。進行寄存器寫保護。如果在第（3）步中使RWEL=1，則對寄存器的改寫無效。寄存器仍保持（2）步的狀態(tài)。

4．讀寫時序

在進行讀、寫操作之前，先設置開始狀態(tài)。方法是命令SCL總線保持高電平，并在SDA總線上設置一個由高電平向低電平的跳變。而在通信結束時，又需設置一個結束狀態(tài)，即將SCL總線保護高電平，并在SDA總線上設置一個低電平向高平跳變。設置結束狀態(tài)后，器件脫離通信狀態(tài)。

SDA總線上通信數據的改變必須在SCL總線處于低電平狀態(tài)時進行。SCL總線處于高電平時，數據處于保持狀態(tài)。

在通信過程中，接收數據的器件每次有效地接收到8位數據后，都給發(fā)送數據的器件發(fā)送一個負脈沖應答信號。在定操作過程中，X24128每次接收到8位數據（包括接收到8位地址數據）后，在SDA總線上產生一個負脈沖，該脈沖的寬度一直延續(xù)到第9個時鐘脈沖信號結束。在讀操作過程中，CPU每次接收到 X24128所發(fā)送的8位數據后，SDA總線上再發(fā)送一個負脈沖，以示讀有效，然后X24128可以繼續(xù)發(fā)送數據。如果X24128未接收到應答信號，則停止發(fā)送數據，直到接收到結束信號時，通信結束。

4．1按字節(jié)寫時序

給X24128內部存儲陣列中未加鎖定保護部分的某一單元寫一個字節(jié)的數據時，首先設置開始狀態(tài)，再依次發(fā)送器件地址和數據地址的字節(jié)1和字節(jié) 0，X24128每次接收到一個8位地址字節(jié)后，利用第9個時鐘脈沖發(fā)出應答信號。CPU接收到第3個應答信號后，再發(fā)送8位數據和接收應答信號，最后設置結束狀態(tài)。X24128接收到結束信號后，開始將接收到的數據寫入EEPROM陣列的內部寫過程。在進行內部寫過程中，對外部輸入的任何信號都不作反應，SDA管腳輸出高阻態(tài)。

4．2按頁寫時序

由CPU給X24128寫數據時，可以按頁寫，每頁包括32字節(jié)，按頁寫的方式在開始時如同按字節(jié)寫，只是每次寫完一個字節(jié)數據后，X24128內部地址指針自動加1后才可以繼續(xù)寫數據，無需再次寫入地址。本頁的最高地址寫入后，地址指針自動返回到本頁的最低地址，如果繼續(xù)寫入數據，則將已寫過的數據覆蓋，只有發(fā)送給X24128結束信號后，X24128才終止接收數據，開始進行內部寫過程。

4．3讀當前地址數據

如果要讀X24128內部地址指針當前所指單元的數據，只要發(fā)送給X24128開始信號、器件地址（位為1）和接收到應答信號后，即可接收X24128所發(fā)送的當前地址的數據。接收完畢，發(fā)送結束信號。X24128發(fā)送完數據后，地址指針自動加1。

4．4讀取任一地址的數據

先給X24128發(fā)送所要讀取數據的地址，使其成為當前地址指針所指地址。其中器件地址的位寫入0，再按讀當前地址數據的方式讀取數據。

4．5連續(xù)讀取數據

連續(xù)讀取數據如同讀取任一地址數據，將所要連續(xù)讀取數據的首位地址設置成當前地址，在接收完第一字節(jié)的數據后，不是發(fā)送結束信號，而是發(fā)送應答信號，X24128接收到應答信號后繼續(xù)發(fā)送第二字節(jié)數據。只要CPU每次接收完一個字節(jié)的數據后所發(fā)送的是應答信號，X24128就會繼續(xù)發(fā)送下一字節(jié)的數據，當發(fā)送完整個存儲陣列的最高地址的數據后，地址指針將返回到0000H單元。如果繼續(xù)發(fā)送應答信號，X24128將從0000H單元開始繼續(xù)發(fā)送數據。只有接收到結束信號才終止發(fā)送。

5．接口電路及編程

X24128與AT89C51的接口電路如圖2所示。在2線總線上最多可并接8片X24128。以P1.0口線作為時鐘信號輸出，P1.1口線作為數據輸入、輸出。總線接4.7kΩ的上拉電阻。下面以AT89C51寄存器R2的數據寫入X24128（1）的1000H地址中為例，假設1000H地址未加寫保護，則編程如下：