EEPROM存储器与应用

1、附录 B 串行EEPROM存储器及应用 附录附录B B 串行串行EEPROMEEPROM存储器及应用存储器及应用 一、二线制一、二线制I2C总线总线CMOS 24系列串行系列串行EEPROM存储器存储器 图 附B-1 DIP8封装的24系列串行EEPROM存储器 6123SCLA0A1A2SDAWP57附录 B 串行EEPROM存储器及应用 1. I2C总线特性总线特性 I2C总线协议是Philips公司开发的两线制(即串行时钟信号SCL和串行数据/地址线SDA)串行通讯接口，I2C协议主要特点如下： (1) 在I2C通讯协议中，通讯过程由产生SCL时钟信号的主器件(如微处理器)控制，即主器件

2、除了产生作为读/写同步信号的SCL外，还发出“启动”和“停止”总线操作的控制信号。 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 (2) 在I2C总线协议中，允许总线上挂接多个从器件(如存储器)，形成“一主多从”结构(采用总线仲裁方式后，可允许同时存在多个主器件，不过在单片机系统中很少见，因此不介绍)。每个从器件均有惟一“从片地址”，主器件启动了 I2C总线后，所有从器件均处于接收状态，接收主器件发送来的地址信息(广播形式)，并与自身的“从片地址”比较：如果相符，则通过SDA引脚回送低电平的“应答信号”；反之，不做任何响应。在7位地址格式中，从片地址由7位从片地址(最多可以连接128个从器件)和控制

3、数据传输方向的读写标志位(R/W)组成。例如，采用I2C总线接口的EEPROM存储器的从片地址格式为1 0 1 0 A2 A1 A0 W/R附录 B 串行EEPROM存储器及应用 (3) 对于主器件来说，SCL引脚为输出，且漏极开路；对于从器件来说，SCL引脚为输入。SDA是漏极开路的数据/地址输入/输出引脚。 (4) 在I2C总线协议中，把数据发送到SDA线的器件称为“发送器”，接收数据的器件称为“接收器”。例如，主器件（如CPU）把数据或从器件地址写入从器件（如存储器）时，主器件是发送器，从器件是接收器；当主器件读取从器件存储单元信息时，从器件是发送器，主器件是接收器。接收器收到发送器一个

4、字节数据后，必须回送一个低电平的应答信号，否则发送器将停止发送数据。 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 图 附B-2 I2C总线操作时序 SCLSDA总线空闲写入同步读出同步总线空闲数据电平稳定启动停止附录 B 串行EEPROM存储器及应用 (5) I2C总线标准约定的时间参数。 在I2C总线标准中，对下列时间宽度有严格要求： 读写同步信号SCL高电平最小时间。 读写同步信号SCL低电平最小时间。 “停止”操作时，SCL由低电平变为高电平(即SCL信号上升沿)到SDA变为高电平的最小时间。 “启动”操作时，SDA由高电平变为低电平（即SDA信号下降沿）到SCL变为低电平的最小时间。以上时

5、间不得小于4.7 s。 最大数据传输率，每秒传输的数据量不得超过100 Kbit，即同步信号SCL频率最大为100 kHz。 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 2. 二线制二线制I2C总线总线24系列串行系列串行EEPROM存储器写入过程存储器写入过程 二线制I2C总线24系列串行EEPROM存储器支持字节写入方式和页写入方式。 1) 字节写入方式 字节写入过程如下：启动给出芯片控制字节等待EEPROM芯片回送应答信号输出EEPROM存储单元地址字等待EEPROM芯片回送应答信号输出写入存储单元的数据等待EEPROM芯片回送应答信号停止。 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 2) 页

6、面写入 串行EEPROM存储器内部有页写入缓冲器（页写入缓冲器容量P的大小与芯片生产厂家、型号有关，如表附B-1所示），因此可以使用页面写入方式： 启动给出芯片控制字节等待EEPROM芯片回送应答信号输出EEPROM存储单元地址字(n)等待EEPROM芯片回送应答信号输出写入存储单元的数据(n)等待EEPROM芯片回送应答信号输出写入存储单元的数据(n+1)等待EEPROM芯片回送应答信号输出写入存储单元的数据(n+P)等待EEPROM芯片回送应答信号停止。 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 表表 附附 B-1 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 3) 写周期结束查询 图 附B-3

7、写控制字节YNEEPROM应答？发“启动”信号附录 B 串行EEPROM存储器及应用 3. 读操作读操作 1) 立即地址读 图 附B-4 立即读操作 BUS ACTIVITY：MASTERSDALINESLAVEADDRESSACKDATASTARTSTOPNO ACKSPSCLSDA898TH BITDATA OUTNO ACKSTOP主器件(CPU的I/O引脚)处于输入状态主器件(CPU的I/O引脚)处于输出状态附录 B 串行EEPROM存储器及应用 2) 读指定存储单元(字节读) 图 附B-5 字节读操作 BUS ACTIVITY：MASTERSDALINESLAVEADDRESSACK

8、DATAnSTOPNO ACKSPSLAVEADDRESSSTARTSBYTEADDRESS(n)*STARTACKACK附录 B 串行EEPROM存储器及应用 3) 连续读 图 附B-6 连续读操作 BUS ACTIVITY：MASTERSDALINESTOPSLAVEADDRESSDATA nxACKDATA n2DATA n1DATA nACKACKACKNO ACK附录 B 串行EEPROM存储器及应用 4. 串行串行EEPROM与与MCS-51接口接口 图 附B-7 I2C总线存储器与MCS-51的连接 A0A1A2VssVCCW PSCLSDA123424W C01/02/32/6

9、4 5 VP1.1P1.08765(a)A0A1A2VssVCCW PSCLSDA123424W C04 5 VP1.1P1.08765(b)A0A1A2VssVCCW PSCLSDA123424W C08 5 VP1.1P1.08765(c)A0A1A2VssVCCW PSCLSDA123424W C16 5 VP1.1P1.08765(d)附录 B 串行EEPROM存储器及应用 图 附B-8 I2C总线器件的连接 OSCI1SOCO2INT3VSS4SDA5SCL6CLKOUT7VCC8PCF8563A0A1A2VssVCCWPSCLSDA1234U1U224WC01/02/32/645

10、V5 VP1.1P1.05678附录 B 串行EEPROM存储器及应用 5. 用软件模拟在用软件模拟在P1.0、P1.1引脚产生引脚产生I2C总线定时信号参考程序总线定时信号参考程序说明：ByteCnt DATA 30H ; I2C数据字节计数器SlvAdr DATA 31H ; 从器件地址SubAdr DATA 32H ; 待读写的从器件存储单元地址RcvDat DATA 40H ; 接收数据缓冲区XmtDat DATA 50H ; 发送数据缓冲区; 端口位定义SDA BIT P1.1 ; 模拟I2C数据传送位SCL BIT P1.0 ; 模拟I2C时钟控制状态标志FHbit BIT 0F0

11、H; 发送及接收成功标志存放在0F0H位单元中 NOACK BIT 0F1H; 读操作时主器件非应答标志位，1表示非应答，0表示应答 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 1) 启动;“启动” I2C总线串行EEPROM子程序START:CLR SCLNOPSETB SDANOPSETB SCLNOP; 插入空操作指令的数目由CPU时钟频率决定。SCL高电平时间最小; 为0.6 s,当时钟频率为12 MHz时，NOP指令执行时间为一个机器周; 期（即1 s），可见插入一条NOP指令足够 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 NOPNOPNOPCLR SDA; 在SCL为高电平时，使SDA由

12、高电平变为低电平，启动I2C总线NOPNOPNOPNOPCLR SCL; 将SCL时钟置为低电平，以便发送和接收RET 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 2) 停止; “停止”I2C总线串行EEPROM子程序STOP : CLR SCLNOPCLR SDANOPSETB SCLNOP; 插入空操作指令的数目由CPU时钟频率决定。SCL高电平时间最小; 为0.6 s，当时钟频率为12 MHz时，NOP指令执行时间为一个机器周; 期（即1 s），可见插入一条NOP指令足够 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 NOPNOPNOPSETB SDA; 在SCL为高电平时，使SDA由低电平变为高

13、电平，停止I2C总线NOPNOPNOPNOPRET ; “停止”总线操作结束后，SCL、SDA均处于高电平状态，即总线处于空闲 状态 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 3) 字节写; 字节发送子程序。; 用于将控制（即从器件地址）字节或数据字节发送到从器件(串行EEPROM)中; 待发送字节信息存放在寄存器A中，返回标志存放在Fhbit（位地址）中，0表示成功，1; 表示失败（即从器件没有应答，发送失败）PROC SentByteSentByte:NOPMOV R7,#08H; 初始化发送数据位长度R7SentLOOP:CLR SCLNOP; 根据CPU时钟频率可以插入02条空操作指令N

14、OPRLC A; 将Acc.7位移到进位标志C中，即先写高位MOV SDA, C; 将数据位发送到SDA引脚。由于写入时用SCL上升沿同步，因此; 要先送数据后将SCL置高电平附录 B 串行EEPROM存储器及应用 SETB SCL; 使时钟引脚为高电平NOP; 插入空操作NOPDJNZ R7, SentLOOP; R7减1不为0转移NOPCLR SCL; 当R7=0，则表示已发送Acc.0位，将SCL置低电平，形成发送Acc.0; 位的时钟脉冲NOP; 插入空操作指令，以便形成第9个SCL脉冲，检测从器件回送的; 应答信号NOPNOPSETB SDA; 将与SDA引脚相连的I/O引脚锁存器位

15、置1，使SDA引脚能作为输入; 引脚，以便检测从器件回送的应答信号（这一指令不能少，否则当; 发送的Acc.0位为0时，I/O引脚锁存器为0，结果输入信号总被钳位 ; 在低电平） 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 SETB SCL; 发应答信号检测脉冲NOPNOPCLR FHbit; 清除失败标志JNB SDA, SeACK; 如果SDA为低电平，则表示收到应答信号SETB FHbit; 否则将FHbit置1，表示发送失败SeACK:NOPCLR SCL; 将SCL置为低电平，结束应答检测脉冲RET END 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 4) 字节读; 字节接收子程序; 用于接

16、收从器件(串行EEPROM)发送来的存储单元信息; 接收到字节数据存放在寄存器Acc中，根据应答标志ACK内容决定是否要发送应答信号PROC ReceByteReceByte:NOPMOV R7,#08H; 初始化接收数据位长度R7SETB SDA; 在单字节（立即读或选择性读）读程序中，接收总是; 发生在写入从器件地址后，为了能检测到从回送的低电平应答信号，SDA已被置为输入状; 态，在接收子程序中，可以省去“SETB SDA”指令；但在连续读程序中，主器件每收到一; 个字节的数据后，向从器件发送一个低电平的应答信号，这时SDA引脚对应的I/O锁存器 ; 处于输出状态，且输出低电平，因此不能

17、省去该指令 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 ReceLOOP: CLR SCLNOP; 根据CPU时钟频率可以插入04条空操作指令 NOPNOPNOPSETB SCLMOV C,SDA; 读数据位RLC ADJNZ R7,ReceLOOPNOPCLR SCL; 当R7=0，则表示已接收到Acc.7位，将SCL置低电平， ; 形成接收Acc.7位的时钟脉冲 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 NOP ; 插入空操作指令，以便形成第9个SCL脉冲，检测从 ; 器件回送的应答信号NOPNOPCLR SDA; 主器件准备送低应答信号 JNB NOACK,SNOACK; 如果接收数据非应答标

18、志NOACK为0，要应答SETB SDA; 非应答标志有效（为1），改送高电平的非应答信号SNOACK:NOPNOPSETB SCL; 将SCL置为高电平，发第9个SCL脉冲NOPNOPNOPCLR SCL ; 将SCL置为低电平，以便接受数据或发送停止信号CLR NOACK; 清除非应答标志RET END 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 5) 多字节写数据发送子程序; -串行EEPROM、日历时钟读写子程序-; 发送数据子程序; 名称:SendData; 描述:发送ByteCnt 个字节给从器件，如I2C总线串行EEPROM; 从器件地址在SlvAdr 中，存储单元地址在SubAdr

19、 中; 所发送数据的字节数在ByteCnt中，发送的数据在XmtDat 缓冲区中; 成功发送数据，FHbit标志为0; 当FHbit为1时表示从器件无应答或损坏; *附录 B 串行EEPROM存储器及应用 Proc SendData SendData: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RS0 SETB RS1 LCALL START ; 启动IC总线 MOV A ,SlvAdr ; 将从器件地址放累加器A中 LCALL SentByte ; 发送从器件总线地址 JB FHBIT,SenReturn ; 从器件不应答返回 附录 B 串行EEPRO

20、M存储器及应用 MOV A,SubAdr ; 取存储单元地址 LCALL SentByte ; 发存储单元地址 JB FHbit,SenReturn ; 从器件不应答返回 MOV R0,#XmtDat ; 取发送数据缓冲区首址SentNext: MOV A,R0 LCALL SentByte ; 发送一次数据 JB FHbit,SenReturn ; 出错返回 INC R0 ; 取下一个数据 DJNZ ByteCnt,SentNext ; 重复操作直到发送完最后一个数据 LCALL STOP ; 停止IC总线操作; *查询方式检测内部写入周期是否已完成* 附录 B 串行EEPROM存储器及应用

21、 LOOP: LCALL START ; 启动IC总线 MOV A ,SlvAdr ; 将从器件地址放累加器A中 LCALL SentByte ; 发送从器件总线地址 JB FHBIT,LOOP ; 从器件不应答返回 LCALL STOP ; 停止IC总线操作; *SenReturn: POP DPH POP DPL POP ACC POP PSW RET END 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 6) 多字节读接收子程序; *; 接收数据子程序; 名称:ReceData; 描述:自从器件（如I2C总线串行EEPROM）读出ByteCnt 个字节数据; 从器件地址在SlvAdr 中，待读

22、出的存储单元地址在SubAdr 中; 所发送数据的字节数在ByteCnt中，接收的数据放在RevDat 缓冲区中; 成功接收数据，FHbit标志为0; 当FHbit为1时表示从器件无应答或损坏; * PROC ReceData 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 ReceData: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RS0 SETB RS1 LCALL START ; 启动IC总线 MOV A ,SlvAdr ; 将从器件地址放累加器A中 LCALL SentByte ; 发送从器件总线地址 JB FHBIT,RevReturn ; 从器件不应答返回 附录 B 串行EEPROM存储器及应用 ; *完成假写过程，已将从器件地址计数器定位到读出单元* LCALL START ; 重新启动IC总线 MOV A ,SlvAdr ; 将从器件地址放累加器A中 SETB ACC.0 ; 将从器件地址改为读状态 LCAL