AT45DB161在稅控器開發(fā)中的應用

引言

稅控設備是國家稅務部門實施稅收管理信息化的必然手段之一，稅控器作為稅控設備之一，它是在計算機等電子設備的配合下實現(xiàn)稅控功能的電子裝置，能保證數(shù)據(jù)的正確生成、可靠存儲和安全傳輸，同時能滿足稅務機關的管理和數(shù)據(jù)核查等要求。它內部裝有自動記錄，但不能更改和抹掉計稅存儲器，由于系統(tǒng)記錄著每日的營業(yè)數(shù)據(jù)和應納稅額，因此可作為向稅務機關納稅的憑據(jù)。這就決定了稅控器中必然要包含可靠的存儲芯片。事實上，在眾多型號的存儲芯片中，at45dbl6l芯片則更加適合在稅控器中的應用。

稅控器的總體概述

稅控器平臺應具有實時時鐘和記錄稅控數(shù)據(jù)的大容量存儲器、符合iso 7816標準的ic卡讀寫器，以及支持稅控卡、用戶卡和稅務管理卡。要能通過usb或串口與主機通信，同時要具有在掉電后可保存存儲器數(shù)據(jù)和時鐘運行的備份電池。其內部硬件系統(tǒng)結構見圖1所示。

flash存儲芯片

at45dbl61是atmel公司推出的大容量串行flash存儲器，采用串行外圍接口spi系統(tǒng)；同時具有體積小、容量大、功耗低和硬件接口簡單等特點，非常易于構成微型低功耗的測量系統(tǒng)。最大時鐘頻率可達到20mhz，它支持頁和塊(1塊=8頁)擦除功能。存儲器有4 096頁，每頁528b容量，并有兩個528b的緩沖區(qū)，共2mb存儲空間。

◇at45dbl61的引腳功能

at45dbl61具有28腳tsop、28腳soic和24針cbga等封裝形式。圖2所示是其引腳排列。各引腳的主要功能如表1所列。

◇操作模式

at45dbl61的操作碼有26條，按操作對象的不同可以分為與頁相關操作和與頁無關操作；與頁相關操作包括：讀主存頁、主存頁數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)、主存頁與緩沖區(qū)數(shù)據(jù)比較、緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入主存頁、頁擦除、塊擦除、頁編程和頁重寫等；與頁無關操作則包括：讀緩沖區(qū)、寫緩沖區(qū)和讀狀態(tài)寄存器。其中緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入主存頁的操作中又包括寫前擦除和邊寫邊擦，具體應用要依據(jù)實際情況來定：如果寫數(shù)據(jù)前已確保該頁被擦除(數(shù)據(jù)全是0xff)，則可使用寫前擦除操作來減少操作時間，以提高系統(tǒng)的速度；而如果不能保證該頁已經(jīng)被擦除，為保險起見，建議使用邊寫邊擦操作來提高系統(tǒng)的可靠性。

at45dbl61支持spi系統(tǒng)工作方式，spi的四種工作方式如圖3所示。

其中支持spi 0和spi 3兩種方式的時序圖分別如圖4和圖5所示。

對于不同的操作模式，即使在執(zhí)行相同的操作時，其操作碼也可能不同。如讀存儲頁操作，spi 0模式下的命令代碼為52h，而spi 3模式下的命令代碼則為d2h。

除讀狀態(tài)寄存器外，所有的命令格均示于圖6圖中的rr：代表保留位，建議清零。

操作時，mcu首先向at45dbl6l發(fā)送1個命令字節(jié)，其后跟隨24位地址數(shù)據(jù)(前兩位為保留位，其后12位為頁地址選擇位，最后10位為頁內開始字節(jié)地址)，最后根據(jù)不同的操作對si執(zhí)行不同的處理。如寫操作后面緊跟著待寫入的數(shù)據(jù)(高位在前)，那么，讀存儲頁就要延遲32個sck時鐘周期以處理讀操作，讀緩沖區(qū)則需延遲8個sck時鐘周期。讀狀態(tài)寄存器的時序(spi 0)如圖7所示。

讀狀態(tài)寄存器(sck上升沿寫入)時，在寫入命令字節(jié)(57h)后，如沒有地址數(shù)據(jù)，那么，在其后的8個sck周期就可以直接從so讀取status數(shù)據(jù)，而且可以連續(xù)讀取，直到片選信號/cs置高為止。

基于at45dbl61稅控器的存儲電路設計

◇系統(tǒng)硬件設計

圖8所示為at45db16l與w78e516b連接示意圖。雖然flash的工作電壓和mcu不同，但它們都不需要電平轉換，兩者仍能正常通訊，從而簡化了電路設計，節(jié)約了系統(tǒng)成本。由于wp接高電平，因而去掉了flash前256個字節(jié)的寫保護功能，并且不會對系統(tǒng)的安全造成隱患，同時還節(jié)約了單片機的i/o口資源。為了保證對flash操作的可靠性，上電后，可對flash在操作前復位一次。at45db16l的rdy沒有占用單片機的i/o口，可在軟件處理中通過讀狀態(tài)寄存器的方法來確定flash內部操作是否處于忙狀態(tài)。

◇系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)中包含智能卡的讀寫、flash讀寫和串口通訊處理操作，對于智能卡讀寫和串口通訊處理，由于和本文的側重點相關不大，就不再一一介紹了。flash的讀寫操作主要包括讀緩沖區(qū)、讀存儲頁、讀狀態(tài)寄存器、寫緩沖區(qū)和寫存儲頁。下面以flash的讀寫存儲頁的操作為例，簡要介紹一下軟件處理流程。

flash寫數(shù)據(jù)過程都采用先寫入緩沖區(qū)，再從緩沖區(qū)寫入存儲頁中方法，且數(shù)據(jù)都是以頁為單位，每次要寫入528個字節(jié)。如果只修改頁中部分數(shù)據(jù)，而保留該頁其他數(shù)據(jù)，那么，必須先把該頁數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)中，然后調用寫緩沖區(qū)操作，再把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入該存儲頁中。具體的實現(xiàn)請參考文獻[1]。

結束語

at45dbl61串行flash存儲芯片在稅控器中的實際應用效果很好，而且編程也比較簡單，與其它一些flash存儲芯片相比，at45db16的突出特點是電路簡單，存儲容量大，占用系統(tǒng)資源少。