51單片機(jī)內(nèi)部EEPROM的應(yīng)用
STC89C51、52內(nèi)部都自帶有2K字節(jié)的EEPROM，54、55和58都自帶有16K字節(jié)的EEPROM，STC單片機(jī)是利用IAP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的EEPROM，內(nèi)部Flash擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)100，000 次以上，先來(lái)介紹下ISP與IAP的區(qū)別和特點(diǎn)。
ISP：In System Programable 是指在系統(tǒng)編程，通俗的講，就是片子已經(jīng)焊板子上，不用取下，就可以簡(jiǎn)單而方便地對(duì)其進(jìn)行編程。比如我們通過(guò)電腦給STC單片機(jī)下載程序，或給AT89S51單片機(jī)下載程序，這就是利用了ISP技術(shù)。
IAP：In Application Programable 是指在應(yīng)用編程，就是片子提供一系列的機(jī)制(硬件/軟件上的)當(dāng)片子在運(yùn)行程序的時(shí)候可以提供一種改變flash數(shù)據(jù)的方法。通俗點(diǎn)講，也就是說(shuō)程序自己可以往程序存儲(chǔ)器里寫(xiě)數(shù)據(jù)或修改程序。這種方式的典型應(yīng)用就是用一小段代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的下載，實(shí)際上單片機(jī)的ISP功能就是通過(guò)IAP技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即片子在出廠前就已經(jīng)有一段小的boot程序在里面，片子上電后，開(kāi)始運(yùn)行這段程序，當(dāng)檢測(cè)到上位機(jī)有下載要求時(shí)，便和上位機(jī)通信，然后下載數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)區(qū)。大家要注意千萬(wàn)不要嘗試去擦除這段ISP引導(dǎo)程序，否則恐怕以后再也下載不了程序了。STC單片機(jī)內(nèi)部有幾個(gè)專(zhuān)門(mén)的特殊功能寄存器負(fù)責(zé)管理ISP/IAP功能的，見(jiàn)表1。
表1 ISP/IAP相關(guān)寄存器列表
名稱
地址
功能描述
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
復(fù)位值
ISP_DATA
E2h
Flash數(shù)據(jù)寄存器
1111 1111
ISP_ADDRH
E3h
Flash高字節(jié)地址寄存器
0000 0000
ISP_ADDRL
E4h
Flash低字節(jié)地址寄存器
0000 0000
ISP_CMD
E5h
Flash命令模式寄存器
--
--
--
--
--
MS2
MS1
MS0
xxxx x000
ISP_TRIG
E6h
Flash命令觸發(fā)寄存器
xxxx xxxx
ISP_CONTR
E7h
ISP/IAP 控制寄存器
ISPEN
SWBS
SWRST
--
--
WT2
WT1
WT0
000x x000
ISP_DATA：ISP/IAP操作時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器。
ISP/IAP從Flash讀出的數(shù)據(jù)放在此處，向Flash寫(xiě)入的數(shù)據(jù)也需放在此處。
ISP_ADDRH：ISP/IAP操作時(shí)的地址寄存器高八位。
ISP_ADDRL：ISP/IAP操作時(shí)的地址寄存器低八位。
ISP_CMD：ISP/IAP操作時(shí)的命令模式寄存器，須命令觸發(fā)寄存器觸發(fā)方可生效。命令模式如表2所示。表2 ISP_CMD寄存器模式設(shè)置
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
模式選擇
保留
命令選擇
--
--
--
--
--
0
0
0
待機(jī)模式，無(wú)ISP操作
--
--
--
--
--
0
0
1
對(duì)用戶的應(yīng)用程序flash區(qū)及數(shù)據(jù)flash區(qū)字節(jié)讀
--
--
--
--
--
0
1
0
對(duì)用戶的應(yīng)用程序flash區(qū)及數(shù)據(jù)flash區(qū)字節(jié)編程
--
--
--
--
--
0
1
1
對(duì)用戶的應(yīng)用程序flash區(qū)及數(shù)據(jù)flash區(qū)扇區(qū)擦除
程序在系統(tǒng)ISP程序區(qū)時(shí)可以對(duì)用戶應(yīng)用程序區(qū)/數(shù)據(jù)Flash區(qū)(EEPROM)進(jìn)行字節(jié)讀/字節(jié)編程/扇區(qū)擦除；程序在用戶應(yīng)用程序區(qū)時(shí)，僅可以對(duì)數(shù)據(jù)Flash區(qū)(EEPROM)進(jìn)行字節(jié)讀/字節(jié)編程/扇區(qū)擦除。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)出廠時(shí)已經(jīng)固化有ISP引導(dǎo)碼，并設(shè)置為上電復(fù)位進(jìn)入ISP程序區(qū)，并且出廠時(shí)就已完全加密。
ISP_TRIG：ISP/IAP操作時(shí)的命令觸發(fā)寄存器。
在ISPEN(ISP_CONTR.7)=1時(shí)，對(duì)ISP_TRIG 先寫(xiě)入46h，再寫(xiě)入B9h，ISP/IAP命令才會(huì)生效。
STC89C52RC，STC89LE52RC單片機(jī)內(nèi)部可用DataFlash(EEPROM)的地址如表3所示，其它型號(hào)單片機(jī)請(qǐng)查閱相關(guān)資料。
表3STC89C52RC、STC89LE52RC單片機(jī)內(nèi)部EEPROM地址表
第一扇區(qū)
第二扇區(qū)
第三扇區(qū)
第四扇區(qū)
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
2000H
21FFH
2200H
23FFH
2400H
25FFH
2600H
27FFH
第五扇區(qū)
第六扇區(qū)
第七扇區(qū)
第八扇區(qū)
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
起始地址
結(jié)束地址
2800H
29FFH
2A00H
2BFFH
2C00H
2DFFH
2E00H
2FFFH
每個(gè)扇區(qū)為512字節(jié)，建議大家在寫(xiě)程序時(shí)，將同一次修改的數(shù)據(jù)放在同一個(gè)扇區(qū)，方便修改，因?yàn)樵趫?zhí)行擦除命令時(shí)，一次最少要擦除一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，每次在更新數(shù)據(jù)前都必須要擦除原數(shù)據(jù)方可重新寫(xiě)入新數(shù)據(jù)，不能直接在原來(lái)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上更新內(nèi)容。
下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)講解STC系列單片機(jī)EEPROM的具體用法。
【例】：在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)如下描述，操作STC單片機(jī)自帶的EEPROM，存儲(chǔ)一組按秒遞增的二位數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上，數(shù)據(jù)每變化一次就往EEPROM中寫(xiě)入一次，當(dāng)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)板電源，再次開(kāi)啟電源時(shí)，從EEPROM中讀取先前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，接著遞增顯示。
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define RdCommand 0x01 //定義ISP的操作命令
#define PrgCommand 0x02
#define EraseCommand 0x03
#define Error 1
#define Ok 0
#define WaitTime 0x01 //定義CPU的等待時(shí)間
sfr ISP_DATA=0xe2;//寄存器申明
sfr ISP_ADDRH=0xe3;
sfr ISP_ADDRL=0xe4;
sfr ISP_CMD=0xe5;
sfr ISP_TRIG=0xe6;
sfr ISP_CONTR=0xe7;
sbit dula=P2^6;//申明U1鎖存器的鎖存端
sbit wela=P2^7;//申明U2鎖存器的鎖存端
uchar code table[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
uchar num;
void delayms(uint xms)
{
uint i,j;
for(i=xms;i>0;i--) //i=xms即延時(shí)約xms毫秒
for(j=110;j>0;j--);
}
void display(uchar shi,uchar ge) //顯示子函數(shù)
{
dula=1;
P0=table[shi]; //送十位段選數(shù)據(jù)
dula=0;
P0=0xff; //送位選數(shù)據(jù)前關(guān)閉所有顯示，防止打開(kāi)位選鎖存時(shí)
wela=1; //原來(lái)段選數(shù)據(jù)通過(guò)位選鎖存器造成混亂
P0=0xfe; //送位選數(shù)據(jù)
wela=0;
delayms(5); //延時(shí)
dula=1;
P0=table[ge];//送個(gè)位段選數(shù)據(jù)
dula=0;
P0=0xff;
wela=1;
P0=0xfd;
wela=0;
delayms(5);
}
/* ================ 打開(kāi) ISP,IAP 功能 ================= */
void ISP_IAP_enable(void)
{
EA = 0; /* 關(guān)中斷 */
ISP_CONTR =ISP_CONTR & 0x18; /* 0001,1000*/
ISP_CONTR =ISP_CONTR | WaitTime; /* 寫(xiě)入硬件延時(shí) */
ISP_CONTR =ISP_CONTR | 0x80; /* ISPEN=1 */
}
/* =============== 關(guān)閉 ISP,IAP 功能 ================== */
void ISP_IAP_disable(void)
{
ISP_CONTR =ISP_CONTR & 0x7f; /*ISPEN = 0 */
ISP_TRIG = 0x00;
EA =1; /* 開(kāi)中斷 */
}
/* ================ 公用的觸發(fā)代碼==================== */
void ISPgoon(void)
{
ISP_IAP_enable(); /* 打開(kāi) ISP,IAP 功能 */
ISP_TRIG =0x46; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)1 */
ISP_TRIG =0xb9; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)2 */
_nop_();
}
/* ==================== 字節(jié)讀======================== */
unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr)
{
ISP_ADDRH =(unsigned char)(byte_addr >> 8);/* 地址賦值 */
ISP_ADDRL =(unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清除低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | RdCommand; /* 寫(xiě)入讀命令 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
return(ISP_DATA); /* 返回讀到的數(shù)據(jù) */
}
/* ================== 扇區(qū)擦除======================== */
void SectorErase(unsigned int sector_addr)
{
unsigned intiSectorAddr;
iSectorAddr =(sector_addr & 0xfe00); /* 取扇區(qū)地址 */
ISP_ADDRH =(unsigned char)(iSectorAddr >> 8);
ISP_ADDRL =0x00;
ISP_CMD =ISP_CMD & 0xf8; /* 清空低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD| EraseCommand; /* 擦除命令3 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
}
/* ==================== 字節(jié)寫(xiě)======================== */
void byte_write(unsigned int byte_addr, unsigned charoriginal_data)
{
ISP_ADDRH =(unsigned char)(byte_addr >> 8);/* 取地址 */
ISP_ADDRL =(unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | PrgCommand; /* 寫(xiě)命令2 */
ISP_DATA =original_data; /* 寫(xiě)入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉IAP功能 */
}
void main()
{
uchar a,b,num1;
TMOD=0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1(0000 0001)
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
num1=byte_read(0x2000);//程序開(kāi)始時(shí)讀取EEPROM中數(shù)據(jù)
if(num1>=60)//防止首次上電時(shí)讀取出錯(cuò)
num1=0;
while(1)
{
if(num>=20)
{
num=0;
num1++;
SectorErase(0x2000);//擦除扇區(qū)
byte_write(0x2000,num1);//重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)
if(num1==60)
{
num1=0;
}
a=num1/10;
b=num1%10;
}
display(a,b);
}
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
num++;
}
分析：程序中關(guān)健部分已經(jīng)用注釋加以說(shuō)明，請(qǐng)讀者編譯程序下載后觀察實(shí)際演示效果
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