单片机内部EEPROM的读写原理及驱动程序编写

第第页单片机内部EEPROM的读写原理及驱动程序编写

18.1内部E2PROM简介

（单片机）在运行时数据均存储在内部（RAM）(随机存储器)中，在掉电时无法保存数据。前面提到过可以通过增加外部存储器AT24C01（芯片）的方式解决，但因为需要增加外部电路，性价比并不高，因此不（推荐）该方法。STC89C51、52内部都自带有2K字节的E2PROM。可通过对STC单片机内部的E2PROM（编程）来实现，这样节省了片外资源，使用也比较方便。

STC单片机内部的E2PROM并不是真正的E2PROM，而是用DATAFLASH（模拟）出来的，因此操作方法与普通E2PROM不同。STC单片机内部的E2PROM采用的是IAP(在应用编程)技术实现读写操作，擦写次数可达100，000次以上。所谓IAP指程序在运行时程序存储器可有程序本身进行擦写。IAP是相对ISP而言的，下面进行详细的分析。

18.2ISP和IAP区别

ISP：InSystemProgramable是指在系统编程，通俗的讲，就是片子已经焊板子上，不用取下，就可以简单而方便地对其进行编程。比如我们通过（电脑）给STC单片机（下载）程序。

IAP：InAppl（ic）ationProgramable是指在应用编程，就是片子提供一系列的机制(（硬件）/软件上的)当片子在运行程序的时候可以提供一种改变存储器数据的方法。通俗点讲，也就是说程序自己可以往程序存储器里写数据或修改程序。这种方式的典型应用就是用一小段代码来实现程序的下载，实际上单片机的ISP功能就是通过IAP技术来实现的，即片子在出厂前就已经有一段小的boot程序在里面，片子上电后，开始运行这段程序，当（检测）到（上位机）有下载要求时，便和上位机（通信），然后下载程序到程序存储区。

以STC89C52为例进行分析，存储空间包括8KBflash程序存储空间、512BRAM数据存储空间、2KBE2PROM存储空间。在51单片机中采用的是数据和程序存储地址空间并行的哈佛结构，地址分配如下所示：

8KBflash地址：0——1FFFH

512BRAM地址：0——0200H

2KBE2PROM地址：2000H——27FFH

ISP操作对象为8KBflash，IAP的操作对象为2KBE2PROM，IAP不能对flash进行读写操作。IAP在读写操作的结果为，将要写入的值与E2PROM中原来的值进行与操作然后将结果存入。例如在地址2000H处第一次成功写入11010110，第二次写入00111010，读出的结果将会是这两个结果的相与0010010，因此如果写入数据前该处数据不为FFH,那么写入的数据将会不正确。IAP的擦除操作的功能就是将数据变为FFH，但擦除操作是以扇区为基本操作单位的，STC89C52的E2PROM扇区地址安排如下表所示。每个扇区的大小为512B。

数据存储操作按照以下步骤进行：

1.写操作之前先将对应扇区的有效数据读取到RAM中暂存（这步不是必须的）；

2.对整个扇区进行擦除操作，擦除后该扇区的数据均为FFH；

3.将要写入的字节写入；

4.将暂存的数据写入；

STC单片机IAP程序操作步骤如下：

1.配置ISP_CONTR（寄存器），使能第7位ISPEN，让ISP_IAP功能生效，并配置低三位的等待时间；

2.写指令：读/写/擦除，3个命令；

3.赋值ISP_（AD）DRH和ISP_ADDRL的地址值，分别为所要操作位置的地址高低位；

4.关闭总中断EA，因为下面要写的2个触发指令必须是连续操作；

5.执行ISP_IAP触发指令，触发后才能进行读写；

6.打开总中断EA，关闭ISP_IAP功能，清除相关寄存器。

IAP及E2PROM新增特殊功能寄存器如下图所示：

1.ISP_DATA：ISP/IAP数据寄存器

ISP/IAP操作时的数据存储器，ISP/IAP从Flash读出来的数据存放在此处，向Flash写的数据也需要放在此处。

2.ISP_ADDRH/ISP_ADDRL：ISP/IAP地址寄存器

分别为地址的高、低八位，复位值为0x0000。

3.ISP_CMD：ISP/IAP命令寄存器

MS1MS0=00

待机模式，无数据读写操作；

MS1MS0=01

从应用程序区对”DataFlash/E2PROM区”进行字节读命令

MS1MS0=10

从应用程序区对”DataFlash/E2PROM区”进行字节写命令

MS1MS0=11

从应用程序区对”DataFlash/E2PROM区”进行扇区擦除命令

4.ISP_TRIG：ISP/IAP命令触发寄存器

在ISPEN（ISP_CONTR.7）=1时，对ISP_TRIG先写入0x46，再写入0xB9，ISP/IAP功能才会生效。

5.ISP_CONTR：ISP/IAP控制寄存器

ISPEN：ISP/IAP功能允许位。ISPEN=0，禁止ISP/IAP读、写、擦除操作。ISPEN=1，允许ISP/IAP读、写、擦除操作。

SWBS：0表示，软件从应用程序区启动，1表示，从系统ISP监控程序区启动。需与SW（RS）T配合使用。

SWRST：0不操作，1表示产生软件系统复位，硬件自动复位。

SWBS=1，SWRST=1时，表示在应用程序区软件复位并从系统ISP监控程序区开始执行程序。SWBS=0，SWRST=1时，表示在应用程序区软件复位并从应用程序区开始处执行程序。

B2~B0表示在读、写、擦除操作过程中（CPU）插入的等待时间，推荐选择如下所示。

18.3E2PROM驱动函数编写

前面已经讲解了与内部E2PROM有关的6个寄存器的功能，下面我们结合这些寄存器编写驱动函数，因为在正常的reg52.h中并没有对上述6个特殊功能寄存器进行声明，所以首先得进行声明以及名字字节定义，如下代码所示：

/****************特殊功能寄存器声明****************/sfrISP_DATA=0xE2;sfrISP_ADDRH=0xE3;sfrISP_ADDRL=0xE4;sfrISP_CMD=0xE5;sfrISP_TRIG=0xE6;sfrISP_CONTR=0xE7;/******************定义命令字节******************/#defineread_cmd0x01//读命令#definewirte_cmd0x02//写命令#defineerase_cmd0x03//擦除命令/****定义操作等待时间以及允许IAP操作*******/#defineenable_w（ai）t（Ti）me0x82//系统工作（时钟）接下来两个函数分别为关闭、开启ISP/IAP功能函数，以便后续调用，如下所示：

voidISP_IAP_disable(void)//关闭ISP_IAP{EA=1;//恢复中断ISP_CONTR=0x00;ISP_CMD=0x00;ISP_TRIG=0x00;}voidISP_IAP_trigger()//开启{EA=0;//下面的2条指令必须连续执行,故关中断ISP_TRIG=0x46;//送触发命令字0x46ISP_TRIG=0xB9;//送触发命令字0xB9}如上所示，在开启功能也成为功能触发函数时需要关闭系统中断EA，保证命令字0x46、0xB9被连续写入。单片机对E2PROM的操作包括读、写以及擦除，读数据操作步骤如下所示：

1.清零数据寄存器ISP_DATA，这一步不是必须的；

2.向寄存器ISP_CMD写入读数据命令；

3.允许ISP/IAP，并给出操作等待时间；

4.发送要读取的目标数据的存储地址；

5.开启ISP/IAP功能；

6.读出ISP_DATA中的数据并保存；

7.关闭ISP/IAP功能；

上面讲解的是读取单个字节的步骤，如需读取多个字节的数据只需重复第4到第6步，读数据函数如下所示：

voidISP_IAP_readData(uintbeginAddr,uchar*pBuf,uintdataSize)//读取数据{ISP_DATA=0;//清零,不清也可以ISP_CMD=read_cmd;//指令:读取ISP_CONTR=enable_waitTime;//开启ISP_IAP，并送等待时间while(dataSize--)//循环读取{ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字节ISP_IAP_trigger();//触发beginAddr++;//地址++*pBuf++=ISP_DATA;//将数据保存到接收缓冲区}ISP_IAP_disable();//关闭ISP_IAP功能}写数据函数与读数据函数类似，如下所示：

voidISP_IAP_wri（te）Data(uintbeginAddr,uchar*pDat,uintdataSize)//写数据{ISP_CONTR=enable_waitTime;//开启ISP_IAP，并送等待时间ISP_CMD=wirte_cmd;//送字节编程命令字while(dataSize--){ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字节ISP_DATA=*pDat++;//送数据beginAddr++;ISP_IAP_trigger();//触发}ISP_IAP_disable();//关闭}擦除扇区函数如下所示：

voidISP_IAP_sectorErase(uintsectorAddr)//扇区擦除{ISP_CONTR=enable_waitTime;//开启ISP_IAP;并送等待时间ISP_CMD=erase_cmd;//送扇区擦除命令字ISP_ADDRH=(uchar)(sectorAddr>>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(sectorAddr//送地址低字节ISP_IAP_trigger();//触发ISP_IAP_disable();//关闭ISP_IAP功能}值得注意的是：在擦除扇区函数中，地址只需在该扇区范围内即可，不要求发送该扇区的首地址。到此我们编写完成了所有函数，因此将函整合到完整的驱动代码中。"Drive_Eep（rom）.h"代码如下：

#ifndef__Eeprom_H__#define__Eeprom_H__externvoidISP_IAP_disable(void);//关闭ISP_IAPexternvoidISP_IAP_trigger();//触发externvoidISP_IAP_readData(unsignedintbeginAddr,unsignedchar*pBuf,unsignedintdataSize);//读取数据externvoidISP_IAP_writeData(unsignedintbeginAddr,unsignedchar*pDat,unsignedintdataSize);//写数据externvoidISP_IAP_sectorErase(unsignedintsectorAddr);//扇区擦除#endif"Drive_Eeprom.c"代码如下：

#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar/****************特殊功能寄存器声明****************/sfrISP_DATA=0xE2;sfrISP_ADDRH=0xE3;sfrISP_ADDRL=0xE4;sfrISP_CMD=0xE5;sfrISP_TRIG=0xE6;sfrISP_CONTR=0xE7;/******************定义命令字节******************/#defineread_cmd0x01//读命令#definewirte_cmd0x02//写命令#defineerase_cmd0x03//擦除命令/****定义操作等待时间以及允许IAP操作*******/#defineenable_waitTime0x82//系统工作时钟>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字节ISP_IAP_trigger();//触发beginAddr++;//地址++*pBuf++=ISP_DATA;//将数据保存到接收缓冲区}ISP_IAP_disable();//关闭ISP_IAP功能}voidISP_IAP_writeData(uintbeginAddr,uchar*pDat,uintdataSize)//写数据{ISP_CONTR=enable_waitTime;//开启ISP_IAP，并送等待时间ISP_CMD=wirte_cmd;//送字节编程命令字while(dataSize--){ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字节ISP_DATA=*pDat++;//送数据beginAddr++;ISP_IAP_trigger();//触发}ISP_IAP_disable();//关闭}voidISP_IAP_sectorErase(uintsectorAddr)//扇区擦除{ISP_CONTR=enable_waitTime;//开启ISP_IAP;并送等待时间ISP_CMD=erase_cmd;//送扇区擦除命令字ISP_ADDRH=(uchar)(sectorAddr>>8);//送地址高字节ISP_ADDRL=(uchar)(sectorAddr//送地址低字节ISP_IAP_trigger();//触发ISP_IAP_disable();//关闭ISP_IAP功能}18.4E2PROM应用

下面我们下一个小的应用程序来验证我们驱动函数，函数实现的功能为记录开发板上电的次数。并把上电的次数，显示到1602液晶显示器上，主函数如下图所示：

#include#include"