AT24C256在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

AT24C256 是ATMEL公司256kbit串行電可擦的可編程只讀存儲(chǔ)器，8引腳雙排直插式封裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，可以在2線總線上并接4片該 IC，特別適用于具有高容量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文將介紹該IC的工作原理和與單片機(jī)的軟硬件接口。

2AT24C256的主要特性及引腳說明：

2．1主要特性——芯片有3種工作電壓；
5.0V（VCC=4.5V～5.5V）
2.7V（VCC=2.7V～5.5V）
1.8V（VCC=1.8V～3.6V）
——內(nèi)部可以組成32k×8存儲(chǔ)單元；
——2線串行接口；
——斯密特觸發(fā)，濾波輸入抑制噪聲；
——雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議；
——硬件寫保護(hù)引腳和軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能；
——具有64字節(jié)頁寫模式。

2．2AT24C256引腳說明

其引腳排列如圖1所示。

A0、A1：地址選擇輸入端。在串行總線結(jié)構(gòu)中，可以連接4個(gè)AT24C256IC。用A0、A1來區(qū)分各IC。A0、A1懸空時(shí)為0。

SCL：串行時(shí)鐘輸入。上升沿將SDA上的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器，下降沿從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)送SDA上。

SDA：雙向串行數(shù)據(jù)輸入輸出口。用于存儲(chǔ)器與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。

WP：寫保護(hù)輸入。此引腳與地相連時(shí)，允許寫操作；與VCC相連時(shí)，所有的寫存儲(chǔ)器操作被禁止。如果不連，芯片內(nèi)部下拉到地。

VCC：電源。

GND：地。

NC：空。

3AT24C256的工作原理

AT24C256內(nèi)部有512頁，每一頁為64字節(jié)，任一單元的地址為15位。地址范圍0000H～7FFFH。

3.1芯片工作狀態(tài)

1）時(shí)鐘和數(shù)據(jù)傳送

 一般情況下，SDA被外部的設(shè)備拉到高，只有當(dāng)SCL為低電平時(shí)，SDA上的數(shù)據(jù)變化，表示要傳送數(shù)據(jù)。SCL為高時(shí)SDA變化表示狀態(tài)變化。

2）開始狀態(tài)（START）

當(dāng)SCL為高時(shí)，SDA由高到低表示數(shù)據(jù)傳送開始，這一狀態(tài)必須在所有命令之前。

3）結(jié)束狀態(tài)（STOP）

當(dāng)SCL為高時(shí)，SDA由低到高表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束狀態(tài)。

4）應(yīng)答狀態(tài)（ACK）

所有的地址和數(shù)據(jù)都是以8位的形式串行傳送給存儲(chǔ)器或從存儲(chǔ)器讀出的。存儲(chǔ)器在第9個(gè)時(shí)鐘周期SDA發(fā)零信號(hào)表示已經(jīng)收到8位數(shù)據(jù)。見圖2總線協(xié)議圖。

3.2設(shè)備選址

EEPROM 進(jìn)入開始狀態(tài)后，需要一個(gè)8位的地址字來選擇芯片進(jìn)行讀寫。設(shè)備地址字由5位0、1組成的命令字和兩位地址選擇位A1、A0和一位讀/寫操作位構(gòu)成。對(duì)于 AT24C256，命令字為“10100”，同一串行總線上可以連接4個(gè)設(shè)備，由地址線A1，A0加以區(qū)分。如只有一個(gè)AT24C256，A1，A0都取 0。最低位為1表示讀操作，0表示寫操作。10100A1A0R/W

4AT24C256的讀寫方式和5工作時(shí)序

4.1寫操作

有兩種方式：寫字節(jié)和寫頁。

1）寫字節(jié)

向 AT24C256發(fā)送設(shè)備地址字并接到應(yīng)答信號(hào)后，需要發(fā)送2個(gè)8位地址來選擇要寫數(shù)據(jù)的地址，AT24C256接收到這個(gè)地址，應(yīng)答一個(gè)零信號(hào)，然后根據(jù)時(shí)鐘寫8位數(shù)據(jù)到AT24C256。存儲(chǔ)器接收到數(shù)據(jù)后返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。寫數(shù)據(jù)結(jié)束，AT24C256進(jìn)入內(nèi)部計(jì)時(shí)的寫周期。在寫循環(huán)過程中所有的輸入都不能進(jìn)行，直到寫結(jié)束，EEPROM才響應(yīng)，寫字節(jié)過程如圖2所示。

2）寫頁

AT24C256 具有64字節(jié)作為一頁的寫頁功能，可以一次性寫入一頁。寫頁的初始化過程與寫字節(jié)的方法基本相同。不同的是寫入一個(gè)字節(jié)后，微控制器不發(fā)停止?fàn)顟B(tài)命令，而是在應(yīng)答信號(hào)后，接著輸入63個(gè)字節(jié)。每一個(gè)字節(jié)接收到后，EEPROM照樣輸出一個(gè)為零的應(yīng)答信號(hào)。因?yàn)橐豁撝挥?4個(gè)單元，所以數(shù)據(jù)字的地址低6位接收到一個(gè)字節(jié)后會(huì)自動(dòng)加1，高位地址不變，即頁地址不變。當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生的地址到頁邊界時(shí)，接下來的字節(jié)要放至該頁的開始。如果發(fā)送至E2PROM的數(shù)據(jù)超過 64字節(jié)，則最早寫的字節(jié)將被覆蓋，流程見圖3的寫頁操作。

4.2讀操作

讀操作有3種方式。初始化過程與寫操作基本相同，只是將設(shè)備選擇字中的最低位改成讀。讀操作流程圖見圖4。

1）當(dāng)前地址讀

內(nèi)部數(shù)據(jù)的地址保持在最后的讀寫操作地址加1上，只要芯片有電源供給，這個(gè)地址一直保持著。讀到EEPROM的最后字節(jié)后又回到最開始的位置。

2）隨機(jī)讀

隨機(jī)讀前先要向EEPROM寫入一個(gè)字節(jié)地址，然后才能讀。

3）讀串

既可以是當(dāng)前地址讀，也可以是隨機(jī)地址讀。微控制器接收到一個(gè)字后，回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。一旦EEPROM接收到應(yīng)答信號(hào)，地址加1，接著輸出下一個(gè)字節(jié)。微控制器接收到數(shù)據(jù)后不回應(yīng)答信號(hào)時(shí)，表示讀過程結(jié)束。

5單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.1硬件連接

圖 5是AT24C256在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用的原理圖。整個(gè)采集系統(tǒng)由AT89C51控制，負(fù)責(zé)對(duì)外圍芯片的初始化和數(shù)據(jù)傳送。其中DS1302是 Dallas公司的時(shí)鐘芯片，在此系統(tǒng)中的作用是產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，用于記錄采集數(shù)據(jù)的時(shí)間。2543是具有11個(gè)模擬通道的12位串行A/D 芯片，要采集的數(shù)據(jù)從傳感器經(jīng)信號(hào)調(diào)制直接連到2543的模擬輸入口。AT24C256用來保存采集的時(shí)間和數(shù)據(jù)。

5.2軟件編程

寫一個(gè)字節(jié)到AT24C256，要寫的字節(jié)在A寄存器中。
BYTEW：MOVR2，＃8
SETBP1.5
SETBP1.4；停止總線操作
NOP
NOP
CLRP1.4
CLRP1.5;啟動(dòng)總線操作
OTSLP：RLCA
JNCBITLS
SETBP1.4
JMPOTSL1
BITLS:CLRP1.4
OTSL1:SETBP1.5；寫數(shù)據(jù)
NOP
NOP
CLRP1.5
DJNZR2,OTSLP
SERBP1.5
SETBP1.4
RET

參考文獻(xiàn)
[1]ATMEL公司.AT24C256的技術(shù)資料.
[2]何立民.單片機(jī)實(shí)用技術(shù)選編[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1992.