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X25043/45 E2 PROM及其與51係列微處理器的接口方法

日期：2025-04-17 23:03
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摘要：
康為水泥閥
在前麵的一編文章裏我們介紹了一款以8031單片機做的配料係統，其中用到到了X25043，在網上我查到一編介紹這種芯片的文章，供大家參考，謝謝原作者！
摘要：X25043/45E2PROM芯片的特點及主要功能，描述了其引腳定義、工作原理、操作指令、存儲陣列讀時序和寫時序。介紹它與51係列微處理器的幾種接口方法，並給出應用電路和相應程序。
    關鍵詞：可編程 寫使能 51係列微處理器接口方法
隨著測量技術的發展和微處理器的廣泛應用，係統的電路越來越複雜，係統的可靠性問題也越來越突出，因此看門狗、工作電壓監控和存儲器差不多在每一係統中都被采用。Xicor公司提供的X25043/45 E2PROM芯片，把看門狗定時器、工作電壓監控和E2PROM三種功能組合在一個封裝內，並采用三線總線工作的串行外設接口（SPI）和軟件協議，降低了係統成本，提高了係統的工作可靠性，非常適合於需現場修改數據的場合，可廣泛應用於儀器儀表、工業自動控製等領域。但在應用中，對存儲陣列的讀寫、看門狗定時器的設置則需通過芯片要求的指令來完成。
1X25043/45的主要特點和引腳定義
X25043/45的主工特點如下：
（1）可編程的看門狗定時器，通過指令可選擇看門狗定時時間；（2）工作電壓監測，並產生複位信號；（3）讀寫時鍾速率可達1MHz；（4）518×8位串行E2PROM；（5）數據塊鎖定功能和處內偶然性的寫保護功能，保護存儲數據；（6）CMOS器件，低功耗；（7）擦寫次數*少10萬次，*少100年的數據保存期。

    X25043/45的引腳排列如圖1所示，引腳功能說明見表1。

表1 X25043/45的引腳說明
引腳號引腳名說    明
1CS芯片選擇輸入端
2SO串行數據輸出端
3WP寫保護輸入端
4Vss電源地端
5SI串行數據輸入端
6SCK串行時鍾輸入端
7RES/RES複位信號輸出端。X25043輸出低電平，X25045輸出高電平。
8Vcc正電源輸入端
2工作原理及操作指令
X25043/45內含一個8位指令寄存器，傳送指令、數據和地址時按8位串行數據格式進行，且均以*高有效位在先的方式傳送。其指令見表2。SI線上輸入的數據在SCK上升沿被鎖存，芯片內的數據在SCK下降沿輸出至SO線上。時鍾SCK允許操作過程中停止並在其後恢複。

表2 X25043/45指令集（A8為地址的*高位）

指令名指令格式

說    明

 
WREN0000 0110允許寫(xie) 操作，設置寫(xie) 使能鎖存器。
WRDI0000 0100禁止寫(xie) 操作，複位寫(xie) 使能鎖存器。
RDSR0000 0101讀狀態寄存器。
WRSR0000 0001寫(xie) 狀態寄存器。
READ0000 A8011從(cong) 開始於(yu) 所選地址（A8）的存儲(chu) 器陣列中讀數據。
WRITE0000 A8010將數據寫(xie) 入開始於(yu) 所選地址（A8）的存儲(chu) 器陣列中。

 

在讀存儲(chu) 陣列時，將CS拉至低電平，發送SCK時鍾脈衝(chong) ，通過SI線發送含*高位地址A8的READ指令，然後發送8位地址，選定的存儲(chu) 單元中的數據被送到SO線上。每個(ge) 數據被送出後，芯片內(nei) 的地址計數器自動加1，指向下一存儲(chu) 單元；若繼續提供SCK脈衝(chong) ，可讀出下一存儲(chu) 單元數據。當地址計數器達到$1FFH時，自動翻轉至$000H單元，直至CS為(wei) 高電平，終止讀操作。SO線不輸出數據時，呈高阻狀態。其時序如圖2所示。讀狀態寄存器時，片選後發送RDSR指令，狀態寄存器的內(nei) 容在發送RDSR指令的第8個(ge) SCK脈衝(chong) 的下降沿被送出到SO線上。
在寫(xie) 操作之前，必須置位“寫(xie) 使能”。在字節、頁或狀態寄存器寫(xie) 周期完成後和上電情況下，“寫(xie) 使能”自動複位，WP為(wei) 低電平，“寫(xie) 使能”可被複位。“寫(xie) 使能”複位時，不能對芯片進行寫(xie) 操作。因此必須置WP為(wei) 高電平，將片選CS置低電平，向芯片發出WREN指令，接著再將片選CS置位，以置位“寫(xie) 使能”。若不將CS置位而繼續進行寫(xie) 操作，則寫(xie) 操作無效。*少一個(ge) SCK周期後，重新將CS置低電平以進行寫(xie) 操作。寫(xie) 存儲(chu) 陣列時，發送含*高位地址位A8的WRITE指令後，送8位地址，再送數據寫(xie) 入芯片。在CS一直為(wei) 低電平的情況下，可以連續送寫(xie) 同一頁地址的4個(ge) 字節數據。超過4個(ge) 字節數據，芯片將自動從(cong) 本南的**個(ge) 地址重新寫(xie) 入，因此必須在第24、32、40、48個(ge) SCK周期後，置位CS；寫(xie) 狀態字時，發送WRSR後送更新的狀態寄存器內(nei) 容。

    X25043/45可提供電源監控和編程看門狗定時器，給係統的時間內(nei) 沒有訪問X25043/45，即CS為(wei) 低電平，則X25043/45將產(chan) 生複位信號輸出。芯片通過其供電電源Vcc來實現電源監控。當Vcc低於(yu) 規定值時，產(chan) 生複位信號輸出，對於(yu) 5V工作芯片，其值為(wei) 4.25～4.5V。當Vcc低於(yu) 4.25～4.5V時，上電後自動產(chan) 生複位信號，信號寬度*小可達100ms。
發送WREN、WRDI和RDSR指令時，不必發送地址或數據。RDSR、WRSR指令分別用於(yu) 讀、寫(xie) X25043/45內(nei) 的狀態寄存器。狀態寄存器的格式如下：
DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
××WD1WD0BL1BL0WELWIP
注：×是隨意位
WD1、WD0是看門狗定時位，為(wei) 非易失性位，其組合表征的時間見表3。
康為(wei) 水泥閥
表3 WD1和WD0組合表征的時間
WD1WD0看門狗定時典型值
001.4s
01600ms
10200ms
11看門狗功能無效
BL1、BL0是存儲(chu) 器塊保護位，為(wei) 非易失性位，其組合表征的保護存儲(chu) 器陣列範圍見表4。選定保護的塊，用戶隻能讀而不能寫(xie) 。

表4 BL1和BL0組合表征的保護存儲(chu) 器範圍
BL1BL0初保護的陣列地址
00無保護陣列
01$180H～$1FFH
10$100H～$1FFH
11000H～$1FFH
WEL是“寫(xie) 使能”鎖存器狀態位，隻讀位。為(wei) 1，“寫(xie) 使能”置位；為(wei) 0，“寫(xie) 使能”複位。
WIP是表征芯片寫(xie) 操作忙位，隻讀位。為(wei) 1，寫(xie) 操作正在進行；為(wei) 0，無寫(xie) 操作。

3 X25043/45與(yu) 5係列微處理器接口
由於(yu) 51係列微處理器無SPI接口，因此必須通過移位方式來實現通訊。X25043與(yu) 51係列微處理器接口時，一般不能通過CPU的P2口進行片選，隻有在P2口為(wei) 位控方式工作時才允許。51係列CPU的P2口工作於(yu) 地址總線方式時，其輸出是脈衝(chong) 形式，地址送出後，呈高電平。因此在對X25045操作時，不能保證片選持續有效，也就不能對其進行任何操作。為(wei) 此片選CS隻能是位控方式連接，一般與(yu) CPU的P1或P3口相連接。
圖3是一款典型接口電路。R1是複位輸出的上拉電阻，上拉電阻是必需的。微處理器U1為(wei) 89C52，U2為(wei) X25045，提供高電平複位信號。從(cong) 圖3中可以看出，X25045必須用4根線與(yu) CPU接口。
在係統接口複雜時，典型接口方式將浪費寶貴的CPU口資源；進行口擴展時，既增加成本，又減低了可靠性，不能體(ti) 現X25045的優(you) 點。在係統設計時，設計人員往往都力求*精簡*可靠的*小係統方案，而較複雜的係統幾乎用滿所有CPU口線。
圖4和圖5兩(liang) 款電路相對圖3有一定改進，經濟實用，均能可靠地運行。圖4所示電路是一種總線接口方式。但對X25045操作時，P2口不能選擇其它任何器件。若總線其它器件均以低電平選擇有效時，必須選將P2口置高電平，即：MOVP2，#0FH。這款電路在對X25043/45操作時，係統的中斷操作中不能有數據輸入輸出操作。若有數據輸入輸出操作，必須先關(guan) 中斷，否則將出現邏輯混亂(luan) ，甚至燒毀CPU和X25043/45。在訪問X25043/45的優(you) 先級低於(yu) 中斷操作的***時，也就是說，在訪問X25045時係統還必須響應中斷。如有URT串口工作時，則不能使用該款電路。

    對於(yu) 圖5電路，雖然隻減少了一根口線，但巧妙地利用X25043/45的讀操作是在SCK的上升沿、寫(xie) 操作是在SCK的下降沿、而SO線在無輸出時呈高阻狀態這一特性，將SO線和SI短接，把四線接口改為(wei) 三線接口。筆者多次將圖5的接口方法應用於(yu) 儀(yi) 器開發，將X25043/45用於(yu) 口令、校準參數等的存儲(chu) ，均取得滿意的效果，係統結構簡單，並且一直穩定工作。由於(yu) 它帶有電源監控、上電複位和看門狗電路，所以在實際應用中，可大大減少係統的設計，提高工作可靠性。
以上三款電路的編程方法基本相同。對於(yu) 圖5所示的電路，在對X25045操作前，先要禁止所有中斷，將P2口全部置高電平，才能讀寫(xie) X25045。三厭電路讀寫(xie) X25045時，程序**的差別是在定義(yi) 賦值CS、SI、SCK、SO上。對於(yu) 圖5，將SI、SO的定義(yi) 賦值相同。據圖5接口方式編有如下範圍程序，該程序提供了所有X25045的命令。
源程序：
CS BIT P1.0；P1.0作片選
SI BIT P1.2P1.2作串作輸入
SO BIT P1.2；P1.2作串行輸出
SCK BIT P1.3；P1.3作串行時鍾
WREN_INST EQU 06H；寫(xie) 鎖存指令
WRDI_INST EQU 04H；讀鎖存指令
WRST_INST EQU 01H；寫(xie) 狀態寄存器指令
RDSR_INST EQU 05H；讀狀態寄存器指令
WRITE_INST EQU 02H；寫(xie) 存儲(chu) 陣列指令
READ_INST EQU 03H；讀存儲(chu) 陣列指令
BYTE_ADDR EQU 55H；字節操作方式存儲(chu) 器地址
BYTE_DATA EQU 0EAH；寫(xie) 操作數據
PAGE_ADDR EQU 1F0H；頁操作方式存儲(chu) 器地址
PAGE_DATA1 EQU 99H；寫(xie) 入頁的**個(ge) 數據字節
PAGE_DATA2 EQU 0AAH；寫(xie) 入頁的**個(ge) 數據字節
PAGE_DATA3 EQU 0CCH；寫(xie) 入頁的第三個(ge) 數據字節
STATUS_REG EQU 10H；狀態寄存器
MAX_POLL EQU 99H；寫(xie) 忙（WIP）查詢*大循環數
STACK_TOP EQU 060H；堆棧指針
初始化子程序：
INSTALL：MOVSP，#STACK_TOP
CLR EA
CLR A
SETB CS
CLR SI
SETB SO
CLR SCK
RET
複位看門狗子程序：
RES_DOG：CLRCS
SETB CS
RET
寫(xie) 操作忙標誌查詢子程序：
WIP_POLL：MOVR1，#MAX_POLL
WIP_POLL1：LCALLRS_C
JNBACC.0，WIP_POLL2
DJNZR1，WIP_POLL1
WIP_POLL2：RET
複位“寫(xie) 使能”子程序：
WD_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WRDI_INST
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
置位“寫(xie) 使能”子程序：
WE_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WREN_INST
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
寫(xie) 狀態寄存器子程序：
WS_C：CLRSCK
CLR CS
MOVA，#WRSR_INST
LCALLOUTBYT
MOVA，#STATUS_REG
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET康為(wei) 水泥閥
讀狀態寄存器子程序：
RS_C： CLRSCK
CLR CS
MOVA，#RDSR_INST
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
CLR SCK
SETB CS
RET
單字節數據寫(xie) 入子程序：
BYTE_W：MOVDPTR，#BYTE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#WRITE_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
MOVA，#BYTE_DATA
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET
單字節數據讀出子程序：
BYTE_R：MOVDPTR，#BYTE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#READ_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
MOV R6，A
CLR SCK
SETB CS
RET
連續3字節數據寫(xie) 入子程序：
PAGE_W：MOVDPTR，#PAGE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#WRITE_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.C
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA1
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA2
LCALLOUTBYT
MOVA，#PAGE_DATA3
LCALLOUTBYT
CLR SCK
SETB CS
LCALLWIP_POLL
RET
連續2字節讀取子程序：
SEQU_R：MOVDPTR，#PAGE_ADDR
CLR SCK
CLR CS
MOVA，#READ_INST
MOVB，DPH
MOVC，B.0
MOVACC.3，C
LCALLOUTBYT
MOVA，DPL
LCALLOUTBYT
LCALLINBYT
MOV R2，A
LCALLINBYT
MOV R3，A
LCALLINBYT
MOV R4，A
CLR SCK
SETB CS
RET
字節讀出子程序：
OUTBYT：MOVR0，#08
OUTBYT1：CLRSCK
RLC A
MOV SI，C
SETB SCK
DJNZR0，OUTBYT1
CLR SI
RET
字節寫(xie) 入子程序：
INBYT：MOVR0，#08
INBYT1：SETBSCK
CLR SCK
MOV C，SO
RLC A
DJNZR0，INBYT1
RET 康為(wei) 水泥閥