閃速存儲(chǔ)器AT29C040與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

自1984年第一塊閃速存儲(chǔ)器問世以來，閃速存儲(chǔ)器就以其EPROM的可編程能力和EEPROM的電可擦除性能，以及在線電可改寫特性而得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。隨著制造工藝和材料的改進(jìn)，閃速存儲(chǔ)器比EPROM和EEPROM、SRAM及DRAM等存儲(chǔ)器的優(yōu)勢(shì)越來越明顯。

Atmel公司于1998年推出了新一代大容量快閃存儲(chǔ)器AT29C040，由于它采用了Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)技術(shù)，使編程電流比第一代閃存降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。該芯片只需要+5V電源并支持分頁編程，此外，還具有硬件數(shù)據(jù)保護(hù)、軟件數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)查詢和自舉模塊等其他功能。根據(jù)筆者的使用情況，本文對(duì)AT29C040閃速存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用方法等作了簡要介紹，并以筆者開發(fā)的某測(cè)試儀器為例說明AT29C040與單片機(jī)的接口及使用方法。

2 芯片簡介

2.1 芯片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

（1）用5V單一電源供電，讀、寫操作使用同一電源，省去了一個(gè)12V的編程電源VPP ；

（2）編程前不需要附加的擦除操作，在編程期間，擦除操作會(huì)在芯片內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行；

（4）扇區(qū)容量小，減少了寫數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存資源的要求；

（5）軟件數(shù)據(jù)保護(hù)SDP（Software Data Protect）功能。為了避免人為疏忽或者系統(tǒng)上電、掉電等因素引起對(duì)閃速存儲(chǔ)器的誤寫操作， AT29C040設(shè)置了軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。其原理是對(duì)閃速存儲(chǔ)器寫操作前，必須按一定順序送入三個(gè)字節(jié)的命令碼，然后才能寫入數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)不能被寫入。

2.2 芯片操作

2.2.1 讀寫操作

對(duì)AT29C040的讀操作非常簡單，類似于SRAM，不再贅述。這里主要討論一下對(duì)它進(jìn)行寫操作的方法。首先在系統(tǒng)RAM區(qū)為AT29C040產(chǎn)生一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)映像，即先將待寫入的數(shù)據(jù)放入 RAM中，接著送三字節(jié)的命令碼到AT29C040中；然后將事先放在RAM中的數(shù)據(jù)傳送到AT29C040指定的扇區(qū)中；最后還要等待閃速存儲(chǔ)器的寫周期時(shí)間（10ms），以便將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器中。其“寫” 操作時(shí)序如圖所示。

在編程周期期間，如果讀取最后裝入的字節(jié)將使I/O7上出現(xiàn)所裝入數(shù)據(jù)的補(bǔ)碼，一旦編程周期結(jié)束，所有輸出線上的真數(shù)據(jù)有效，可以開始下一個(gè)編程周期。數(shù)據(jù)輪詢可以在編程周期的任何時(shí)刻開始，數(shù)據(jù)輪詢時(shí)序如圖3所示。圖中，各時(shí)間參數(shù)的含義分別是：tDH是數(shù)據(jù)保持時(shí)間； tOEH是OE信號(hào)保持時(shí)間；tWR 是寫信號(hào)恢復(fù)時(shí)間。

有關(guān)29C040芯片其他特性以及一些相關(guān)參數(shù)在其芯片手冊(cè)里有很詳細(xì)的說明，這里不再描述，下面就其應(yīng)用作一介紹。

3 與單片機(jī)的接口

3.1 硬件設(shè)計(jì)

AT29C040和微處理器接口很簡便，和我們經(jīng)常擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器基本相似。稍微有所不同的是，由于它相當(dāng)于8個(gè)普通的64k字節(jié)空間的 RAM，所以地址最高3位分別由3根處理器地址線來控制，訪問的范圍是0 0000～7 FFFF。接口如圖。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

在掌握了該芯片的主要特性之后，對(duì)它的使用就比較簡單了。下面我們提供了16進(jìn)制數(shù)0X45寫到29C040里的C語言程序。

#include

#include

void delay(unsigned int l_time);

void protect();

void select_segment(unsigned char seg);

unsigned char data cdat;

void write_data(unsigned int m_addr,unsigned int s_sector,unsigned int acount);

{

unsigned int data addraa,addrbb; /* addraa 為內(nèi)存地址，addrbb 為29C020地址 */

unsigned int data i,j;

bit data flaga;

flaga=EA;

EA=0;

addraa=m_addr;

addrbb=s_sector*256;

for(j=acount;j>0;j--)

{

protect();

for(i=0;i256;i++)

{

P14=0;P13=1;

cdat=XBYTE[addraa];

select_segment(s_sector/256);

/*s_sector 是256的整數(shù)倍*/

XBYTE[addrbb]=cdat;

P14=0;P13=1;

addraa++;

addrbb++;

}

s_sector++;

delay(1000);

}

P14=0;P13=1;

EA=flaga;

}

/* 選擇 29C040 段地址(高位地址)，

seg 為段地址*/

void select_segment(unsigned char seg)

{

{

case 0: P1=0x00;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 000 00000-0ffff */

case 1: P1=0x01;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 001 10000-1ffff */

case 2: P1=0x02;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 010 20000-2ffff */

case 3: P1=0x03;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 011 30000-3ffff */

case 4: P1=0x04;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 100 40000-4ffff */

case 5: P1=0x05;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 101 50000-5ffff */

case 6: P1=0x06;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 110 60000-6ffff */

case 7: P1=0x07;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 111 70000-7ffff */

}

}

void protect()

{

select_segment(0);/*必須寫到第0段*/

XBYTE[0x5555]=0xaa;

XBYTE[0x2aaa]=0x55;

XBYTE[0x5555]=0xa0;

P14=0;P13=1;

}

void delay(unsigned int l_time)/*寫完一個(gè)扇區(qū)后延時(shí)*/

{

unsigned int data lp;/* 4ms */

for(lp=0;lp

}

main()

{

unsigned int data i;

P14=0;P13=1;

for(i=0;i256;i++)

{XBYTE[0x0200+i]=0x45;}

write_data(0x0200,0,1);

delay(1000);

while(1);

}

4 結(jié)束語

AT29C040在單片機(jī)中的應(yīng)用不僅能使用戶快速地實(shí)現(xiàn)所需功能，而且電擦除的方式為程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和更新提供了方便，隨著閃速存儲(chǔ)器器件朝著容量越來越大、工作電壓越來越低、支持共同的接口標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展，閃速存儲(chǔ)器硬件接口和軟件設(shè)計(jì)將越來越容易。

參考文獻(xiàn):

[1] 孫涵芳,徐愛卿.MCS51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1988.

[2] 余永權(quán).ATMEL FLASH 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997.

[3] 竇振中. 單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)——存儲(chǔ)器分冊(cè)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998.

[4] AT29C040數(shù)據(jù)手冊(cè).www.atmel.com.