二线制串行EEPROM应用
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设计 应用
APPLICATION DESIGN
二线制串行ＥＥＰＲＯＭ应用
滕云 大连东显电子有限公司
摘 要： 本文介绍了AT24C01系列二线制串行EEPROM的使用方法及串行EEPROM与单片机的软件接口，简要说明其在电机控制中 保存控制参数的应用
关键词： 串行EEPROM，二线制总线，参数保存
ｎｏｐ
ｓｅｔｂ ＳＣＬ
ｎｏｐ Biblioteka ｎｏｐ ｎｏｐ ｎｏｐ
ｍｏｖ ｃ， ＳＤＡ
ｃｌｒ
ＳＣＬ
ｐｏｐ ｂ
ｒｅｔ
读一个字节：ｓｈｉｎ： ｓｅｔｂ ＳＤＡ
ｐｕｓｈ ｂ
ｍｏｖ ｂ， ＃８
； ｒｅｌｅａｓｅ ＳＤＡ ｆｏｒ ＡＣＫ ； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｌｏｗ ａｎｄ ｔＡＡ ； ； ｒａｉｓｅ ＡＣＫ ｃｌｏｃｋ ； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｈｉｇｈ ； ； ； ； ｇｅｔ ＡＣＫ ｂｉｔ ； ｄｒｏｐ ＡＣＫ ｃｌｏｃｋ
２ 二线制总线
二线制串行ＥＥＰＲＯＭ通常为８脚器件，其管脚如下： ＳＣＬ：串行时钟端。这个信号用于对输入和输出数据 的同步，写入串行ＥＥＰＲＯＭ的数据用其上升沿同步，输出 数据用其下降沿同步。 ＳＤＡ：串行数据（／地址）输入／输出端。这是串行双向 数据输入／输出线，这个引脚是漏极开路驱动，可以与任何 数目的其他漏极开路或集电极开路的器件＂线或＂连接。 ＷＰ：写保护。这个引脚用于硬件数据保护功能，当 其接地时，可以对整个存储器进行正常的读／写操作；当
图１ 串行总线状态定义
① 总线非忙状态（Ａ段） 数据线ＳＤＡ和时钟线ＳＣＬ都保持高电平。 ② 启动数据传输（Ｂ段） 当时钟线（ＳＣＬ）为高电平状态时，数据线（ＳＤＡ） 由高电平变为低电平的下降沿被认为是“启动”信号。只 有出现“启动”信号以后，其他的命令才有效。 ③ 停止数据传输（Ｃ段） 当时钟线（ＳＣＬ）为高电平状态时，数据线（ＳＤＡ） 由低电平变为高电平的上升沿被认为是“停止”信号。随
； ｍａｋｅ ＳＤＡ ａｎ ｉｎｐｕｔ
； ｂｉｔ ｃｏｕｎｔ
70 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
应用 APPLICATION DESIGN
设计
ｘ４３： ｎｏｐ
ｎｏｐ
ｎｏｐ
ｓｅｔｂ ＳＣＬ
ｎｏｐ
3.3 应答信号查询检测 因为在内部定时写周期期间ＥＥＰＲＯＭ的输入无效，这 就可以被用来决定写周期何时完成（这个特性可以被用 来提高总线传输率以达到最大化）。一旦写命令的“停 止”信号从微处理器发出，ＥＥＰＲＯＭ就开始内部定时的写 周期。应答信号的查询检测可以立即开始，微处理器发出 “启动”信号后，紧跟着是含有写命令（Ｒ／Ｗ＝０）的控制 字节（即ＥＥＰＲＯＭ芯片地址）。如果ＥＥＰＲＯＭ写周期仍然 在忙状态，那么就不会有应答信号。如果写周期结束，那 么ＥＥＰＲＯＭ将给出应答信号，并且微处理器可以发送下一 个读或写命令。 各种读写格式如图２、图３、图４、图５、图６所示。
作的程序，晶振频率１２ＭＨｚ。
写一个字节：ｓｈｏｕｔ： ｐｕｓｈ ｂ
ｍｏｖ ｂ， ＃８ ； ｂｉｔ ｃｏｕｎｔｅｒ
ｘ４２：ｒｌｃ
ａ
； ｍｏｖｅ ｂｉｔ ｉｎｔｏ ＣＹ
ｍｏｖ ＳＤＡ， ｃ ； ｏｕｔｐｕｔ ｂｉｔ
ｎｏｐ
； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｌｏｗ ａｎｄ
其接电源时，芯片就具有数据写保护功能。被保护部分的 读操作不受影响，实际上这时被保护部分就可以作为串行 只读存储器使用。
Ａ０，Ａ１，Ａ２：片选或页面选择地址输入。 ＳＣＬ和ＳＤＡ是基本的总线操作端，操作要根据串行总 线协议进行，启动位和停止位控制总线是否激活，操作总 是从启动位开始，在停止位结束。串行总线协议定义只有 在总线处于“非忙”状态时，数据传输才能被初始化。在 数据传输期间，只要时钟线为高电平，数据线都必须保持 稳定，否则数据线上的任何变化都被当作“启动”或“停 止”信号。 串行总线状态定义如下图：
３ 串行ＥＥＰＲＯＭ读写操作
ＥＥＰＲＯＭ读写操作有多种方式，下面说明几个主要操作。
3.1 字节编程方式 在这种方式下，微处理器发送ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址 和一个字节数据至ＥＥＰＲＯＭ。微处理器发出“启动”信号 后，紧跟着送４位总线器件恃征编码ｌ０１０和３位ＥＥＰＲＯＭ芯 片地址／页地址ＸＸＸ以及写状态的Ｒ／Ｗ位（＝０）到总线上。 这表示在接收到被寻址的ＥＥＰＲＯＭ产生的一个应答位后， 微处理器将跟着送１个字节的ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址和要 写入的ｌ个字节数据。所以由微处理器发送的下１个字节是 ＥＥＰＲＯＭ存储单元的地址，并将被写入ＥＥＰＲＯＭ片内的地 址指针。微处理器在接收到ＥＥＰＲＯＭ收到存储单元地址后 又一次产生的应答位之后，微处理器才发送数据字节，并 把数据写入被寻址的存储单元。ＥＥＰＲＯＭ再一次发出应答 信号，微处理器收到此应答信号后，便产生“停止”信
号。这个“停止”信号就激活内部定时编程周期，把接收 到的８位数据写入指定的ＥＥＰＲＯＭ存储单元。在内部定时 写入期间所有的输入都无效，一直到写入操作完成以后才 能再进入新的编程周期。
3.2 读指定地址存储单元的数据
这种方式需要通过用“哑”字节写操作形式对要寻址 的ＥＥＰＲＯＭ存储单元进行定位。微处理器先发送ＥＥＰＲＯＭ 芯片地址（其中Ｒ／Ｗ＝０）和ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址，并得 到ＥＥＰＲＯＭ的应答信号后，微处理器就应该再发送一个 “启动”信号，通过发送带有Ｒ／Ｗ＝ｌ的ＥＥＰＲＯＭ芯片地址 进入“读当前地址存储单元数据”的方式，ＥＥＰＲＯＭ产生 相应的应答信号，并串行输出数据。同样在读完一帧数据 后，发送非应答信号，即输入逻辑１，接着需要发送一个 “停止”信号。
ｄａｔａ ｓｅｔｕｐ
ｓｅｔｂ ＳＣＬ ； ｒａｉｓｅ ｃｌｏｃｋ
ｎｏｐ
； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｈｉｇｈ
ｎｏｐ
；
ｎｏｐ
；
ｎｏｐ
；
ｃｌｒ
ＳＣＬ ； ｄｒｏｐ ｃｌｏｃｋ
ｄｊｎｚ ｂ， ｘ４２ ； ｎｅｘｔ ｂｉｔ
ｓｅｔｂ ＳＤＡ
ｎｏｐ
⑤ 应答信号 每个正在接收数据的ＥＥＰＲＯＭ在接到一个字节的数据 后，通常需要发出一个应答信号。微处理器必须产生一个 与这个应答位相联系的额外的时钟脉冲。在应答时钟脉冲 周期内，时钟脉冲为高电平、数据线是稳定的低电平时， 数据线必须被下拉。微处理器对ＥＥＰＲＯＭ完成的最后一个 字节不产生应答位，但是应该给ＥＥＰＲＯＭ一个结束信号。 在这种情况下，ＥＥＰＲＯＭ应该结束数据线的高电平状态， 而使微处理器能够产生“停止”信号。注意，如果正在进 行内部定时编程周期，那么将不产生应答位。
71 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
ｎｏｐ
ｍｏｖ ｃ， ＳＤＡ
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ｄｊｎｚ ｂ， ｘ４３
ｐｏｐ ｂ
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； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｌｏｗ ａｎｄ ｄａｔａ ｓｅｔｕｐ ； ； ； ｒａｉｓｅ ｃｌｏｃｋ ； ｅｎｆｏｒｃｅ ＳＣＬ ｈｉｇｈ ； ； ｉｎｐｕｔ ｂｉｔ ； ｍｏｖｅ ｂｉｔ ｉｎｔｏ ｂｙｔｅ ； ｄｒｏｐ ｃｌｏｃｋ ； ｎｅｘｔ ｂｉｔ
５． 结语
二线制串行ＥＥＰＲＯＭ操作简单，可以方便的在线写入 或读出。而它又有占用资源少，保存数据可靠的特点。我 们在电机速度控制中ＥＥＰＲＯＭ的应用极大地方便了控制操 作，减少了控制难度。而用它在线保存测试参数，可以消 除产品初装时系统参数差异的影响，也可以消除因产品使 用一段时间后系统参数变化可能带来的控制性能下降。
图２ 字节写入格式
69 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
设计 应用
APPLICATION DESIGN
图３ 页写入格式
图４ 读当前地址单元数据格式 图５ 读指定单元数据格式
图６ 读连续单元数据格式
面是用ＭＣＳ－５１单片机汇编语言编写的几个对ＥＥＰＲＯＭ操
68 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
应用 APPLICATION DESIGN
设计
着“停止”信号的出现，所有的外部操作都结束。 ④ 数据有效（Ｄ段） 在出现“启动”信号以后，在时钟线为高电平状态
时数据线是稳定的，这时数据线的状态就表示要传送的数 据。数据线上数据的改变必须在时钟线为低电平期间完 成，每位数据占一个时钟脉冲。每个数据的传输都是由 “启动”信号开始，结束于“停止”信号。在“启动”与 “停止”信号之间传输的数据字节数由微处理器确定，并 且从理论上说字节数没有限制。
参考文献 [1] 窦振中.单片机外围器件手册.北京航空航天出版社，1998
（上接P67）
３． 结论
与其它低功率（１Ｗ和３Ｗ）ＬＥＤ方案相比，大功率、 ５ＷＭＲ１６ ＬＥＤ参考设计能够显著提高亮度。因此，该设计 省去了为了满足ＭＲ１６需求，在１０Ｗ卤素灯方案中所需的 多个辐射源。
图７． 在５Ｗ ＭＲ１６ ＬＥＤ灯驱动器的ＰＣＢ丝网印刷层（顶层）上可以 看到直流电源的连接焊盘ＬＥＤ＋和ＬＥＤ－。
４ ＥＥＰＲＯＭ与单片机的连接
可以将串行ＥＥＰＲＯＭ的控制线通过上拉电阻直接与单 片机双向Ｉ／Ｏ口线相连，仅占用两个口线。我们在一个电 机速度控制中使用ＡＴ２４Ｃ０２保存控制参数，包括不同速度 对应的ＰＷＭ脉冲宽度、电机的比例调节系数等。这样这 些参数在断电时也不会丢失。而且也可以对参数进行在线 测试修正后保存到ＥＥＰＲＯＭ中，来适应电机参数差异。下
１ 引言
ＥＥＰＲＯＭ是一种可以用电气方法在线擦除和在线编程 的只读存储器，写入的数据在常温下可以保持十年，一般 其擦写周期可达１万次以上。ＥＥＰＲＯＭ芯片有两类接口： 并行接口和串行接口。并行ＥＥＰＲＯＭ相对容量大、速度 快、功耗大、价格贵，但读写方法简单；串行ＥＥＰＲＯＭ体 积小、功耗低、价格便宜，使用中占用系统信号线少，但 相对工作速度慢，读写方法稍复杂一些。对于那些需要存 放有时需要改变特征代码或参数的系统，通常所需要的字 节数和写入的次数不会很多，写入速度也没有太高要求， 这种情况下采用串行ＥＥＰＲＯＭ是非常合适的。因此串行 ＥＥＰＲＯＭ作为性价比比较理想的非易失存储器，在很多领 域得到应用，如消费类电子产品、汽车类电子产品、办公 自动化产品、通讯类电子产品、工业类电子产品等。下面 以ＡＴ２４Ｃ０１系列为例介绍二线制串行ＥＥＰＲＯＭ的使用方法。
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二线制串行ＥＥＰＲＯＭ应用
滕云 大连东显电子有限公司
摘 要： 本文介绍了AT24C01系列二线制串行EEPROM的使用方法及串行EEPROM与单片机的软件接口，简要说明其在电机控制中 保存控制参数的应用
关键词： 串行EEPROM，二线制总线，参数保存
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读一个字节：ｓｈｉｎ： ｓｅｔｂ ＳＤＡ
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２ 二线制总线
二线制串行ＥＥＰＲＯＭ通常为８脚器件，其管脚如下： ＳＣＬ：串行时钟端。这个信号用于对输入和输出数据 的同步，写入串行ＥＥＰＲＯＭ的数据用其上升沿同步，输出 数据用其下降沿同步。 ＳＤＡ：串行数据（／地址）输入／输出端。这是串行双向 数据输入／输出线，这个引脚是漏极开路驱动，可以与任何 数目的其他漏极开路或集电极开路的器件＂线或＂连接。 ＷＰ：写保护。这个引脚用于硬件数据保护功能，当 其接地时，可以对整个存储器进行正常的读／写操作；当
图１ 串行总线状态定义
① 总线非忙状态（Ａ段） 数据线ＳＤＡ和时钟线ＳＣＬ都保持高电平。 ② 启动数据传输（Ｂ段） 当时钟线（ＳＣＬ）为高电平状态时，数据线（ＳＤＡ） 由高电平变为低电平的下降沿被认为是“启动”信号。只 有出现“启动”信号以后，其他的命令才有效。 ③ 停止数据传输（Ｃ段） 当时钟线（ＳＣＬ）为高电平状态时，数据线（ＳＤＡ） 由低电平变为高电平的上升沿被认为是“停止”信号。随
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3.3 应答信号查询检测 因为在内部定时写周期期间ＥＥＰＲＯＭ的输入无效，这 就可以被用来决定写周期何时完成（这个特性可以被用 来提高总线传输率以达到最大化）。一旦写命令的“停 止”信号从微处理器发出，ＥＥＰＲＯＭ就开始内部定时的写 周期。应答信号的查询检测可以立即开始，微处理器发出 “启动”信号后，紧跟着是含有写命令（Ｒ／Ｗ＝０）的控制 字节（即ＥＥＰＲＯＭ芯片地址）。如果ＥＥＰＲＯＭ写周期仍然 在忙状态，那么就不会有应答信号。如果写周期结束，那 么ＥＥＰＲＯＭ将给出应答信号，并且微处理器可以发送下一 个读或写命令。 各种读写格式如图２、图３、图４、图５、图６所示。
作的程序，晶振频率１２ＭＨｚ。
写一个字节：ｓｈｏｕｔ： ｐｕｓｈ ｂ
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其接电源时，芯片就具有数据写保护功能。被保护部分的 读操作不受影响，实际上这时被保护部分就可以作为串行 只读存储器使用。
Ａ０，Ａ１，Ａ２：片选或页面选择地址输入。 ＳＣＬ和ＳＤＡ是基本的总线操作端，操作要根据串行总 线协议进行，启动位和停止位控制总线是否激活，操作总 是从启动位开始，在停止位结束。串行总线协议定义只有 在总线处于“非忙”状态时，数据传输才能被初始化。在 数据传输期间，只要时钟线为高电平，数据线都必须保持 稳定，否则数据线上的任何变化都被当作“启动”或“停 止”信号。 串行总线状态定义如下图：
３ 串行ＥＥＰＲＯＭ读写操作
ＥＥＰＲＯＭ读写操作有多种方式，下面说明几个主要操作。
3.1 字节编程方式 在这种方式下，微处理器发送ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址 和一个字节数据至ＥＥＰＲＯＭ。微处理器发出“启动”信号 后，紧跟着送４位总线器件恃征编码ｌ０１０和３位ＥＥＰＲＯＭ芯 片地址／页地址ＸＸＸ以及写状态的Ｒ／Ｗ位（＝０）到总线上。 这表示在接收到被寻址的ＥＥＰＲＯＭ产生的一个应答位后， 微处理器将跟着送１个字节的ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址和要 写入的ｌ个字节数据。所以由微处理器发送的下１个字节是 ＥＥＰＲＯＭ存储单元的地址，并将被写入ＥＥＰＲＯＭ片内的地 址指针。微处理器在接收到ＥＥＰＲＯＭ收到存储单元地址后 又一次产生的应答位之后，微处理器才发送数据字节，并 把数据写入被寻址的存储单元。ＥＥＰＲＯＭ再一次发出应答 信号，微处理器收到此应答信号后，便产生“停止”信
号。这个“停止”信号就激活内部定时编程周期，把接收 到的８位数据写入指定的ＥＥＰＲＯＭ存储单元。在内部定时 写入期间所有的输入都无效，一直到写入操作完成以后才 能再进入新的编程周期。
3.2 读指定地址存储单元的数据
这种方式需要通过用“哑”字节写操作形式对要寻址 的ＥＥＰＲＯＭ存储单元进行定位。微处理器先发送ＥＥＰＲＯＭ 芯片地址（其中Ｒ／Ｗ＝０）和ＥＥＰＲＯＭ存储单元地址，并得 到ＥＥＰＲＯＭ的应答信号后，微处理器就应该再发送一个 “启动”信号，通过发送带有Ｒ／Ｗ＝ｌ的ＥＥＰＲＯＭ芯片地址 进入“读当前地址存储单元数据”的方式，ＥＥＰＲＯＭ产生 相应的应答信号，并串行输出数据。同样在读完一帧数据 后，发送非应答信号，即输入逻辑１，接着需要发送一个 “停止”信号。
ｄａｔａ ｓｅｔｕｐ
ｓｅｔｂ ＳＣＬ ； ｒａｉｓｅ ｃｌｏｃｋ
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ｓｅｔｂ ＳＤＡ
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⑤ 应答信号 每个正在接收数据的ＥＥＰＲＯＭ在接到一个字节的数据 后，通常需要发出一个应答信号。微处理器必须产生一个 与这个应答位相联系的额外的时钟脉冲。在应答时钟脉冲 周期内，时钟脉冲为高电平、数据线是稳定的低电平时， 数据线必须被下拉。微处理器对ＥＥＰＲＯＭ完成的最后一个 字节不产生应答位，但是应该给ＥＥＰＲＯＭ一个结束信号。 在这种情况下，ＥＥＰＲＯＭ应该结束数据线的高电平状态， 而使微处理器能够产生“停止”信号。注意，如果正在进 行内部定时编程周期，那么将不产生应答位。
71 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
ｎｏｐ
ｍｏｖ ｃ， ＳＤＡ
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５． 结语
二线制串行ＥＥＰＲＯＭ操作简单，可以方便的在线写入 或读出。而它又有占用资源少，保存数据可靠的特点。我 们在电机速度控制中ＥＥＰＲＯＭ的应用极大地方便了控制操 作，减少了控制难度。而用它在线保存测试参数，可以消 除产品初装时系统参数差异的影响，也可以消除因产品使 用一段时间后系统参数变化可能带来的控制性能下降。
图２ 字节写入格式
69 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
设计 应用
APPLICATION DESIGN
图３ 页写入格式
图４ 读当前地址单元数据格式 图５ 读指定单元数据格式
图６ 读连续单元数据格式
面是用ＭＣＳ－５１单片机汇编语言编写的几个对ＥＥＰＲＯＭ操
68 SEMICONDUCTOR COMPONENTS APPLICATION 2008年03月
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设计
着“停止”信号的出现，所有的外部操作都结束。 ④ 数据有效（Ｄ段） 在出现“启动”信号以后，在时钟线为高电平状态
时数据线是稳定的，这时数据线的状态就表示要传送的数 据。数据线上数据的改变必须在时钟线为低电平期间完 成，每位数据占一个时钟脉冲。每个数据的传输都是由 “启动”信号开始，结束于“停止”信号。在“启动”与 “停止”信号之间传输的数据字节数由微处理器确定，并 且从理论上说字节数没有限制。
参考文献 [1] 窦振中.单片机外围器件手册.北京航空航天出版社，1998
（上接P67）
３． 结论
与其它低功率（１Ｗ和３Ｗ）ＬＥＤ方案相比，大功率、 ５ＷＭＲ１６ ＬＥＤ参考设计能够显著提高亮度。因此，该设计 省去了为了满足ＭＲ１６需求，在１０Ｗ卤素灯方案中所需的 多个辐射源。
图７． 在５Ｗ ＭＲ１６ ＬＥＤ灯驱动器的ＰＣＢ丝网印刷层（顶层）上可以 看到直流电源的连接焊盘ＬＥＤ＋和ＬＥＤ－。
４ ＥＥＰＲＯＭ与单片机的连接
可以将串行ＥＥＰＲＯＭ的控制线通过上拉电阻直接与单 片机双向Ｉ／Ｏ口线相连，仅占用两个口线。我们在一个电 机速度控制中使用ＡＴ２４Ｃ０２保存控制参数，包括不同速度 对应的ＰＷＭ脉冲宽度、电机的比例调节系数等。这样这 些参数在断电时也不会丢失。而且也可以对参数进行在线 测试修正后保存到ＥＥＰＲＯＭ中，来适应电机参数差异。下
１ 引言
ＥＥＰＲＯＭ是一种可以用电气方法在线擦除和在线编程 的只读存储器，写入的数据在常温下可以保持十年，一般 其擦写周期可达１万次以上。ＥＥＰＲＯＭ芯片有两类接口： 并行接口和串行接口。并行ＥＥＰＲＯＭ相对容量大、速度 快、功耗大、价格贵，但读写方法简单；串行ＥＥＰＲＯＭ体 积小、功耗低、价格便宜，使用中占用系统信号线少，但 相对工作速度慢，读写方法稍复杂一些。对于那些需要存 放有时需要改变特征代码或参数的系统，通常所需要的字 节数和写入的次数不会很多，写入速度也没有太高要求， 这种情况下采用串行ＥＥＰＲＯＭ是非常合适的。因此串行 ＥＥＰＲＯＭ作为性价比比较理想的非易失存储器，在很多领 域得到应用，如消费类电子产品、汽车类电子产品、办公 自动化产品、通讯类电子产品、工业类电子产品等。下面 以ＡＴ２４Ｃ０１系列为例介绍二线制串行ＥＥＰＲＯＭ的使用方法。