片内非易失性存储器

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向EEPROM中写入数据

EEPROM的写入过程应该注意：

应使EEPGD清零，以选择写入对象为EEPROM。 WREN和WR的置位，将启动写操作。但为保证写入的安 全性，WREN和WR的置位不能在同一条指令中完成。 同样出于安全原因，每次写操作完成后必须复位WREN， 以防止误操作的发生。 EEPROM的写入需要用户软件通过5条特殊的指令序列来开 始，而无法通过简单的直接读写完成。在执行这5条指令的 过程中，应该暂时关闭所有中断
1.
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相关寄存器
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与EEPROM、Flash相关的寄存器
3.
EEPROM读/写控制寄存器1 EECON1
EECON1含有的各个位分别用于实现EEPROM读写过程中各种状态显示和控制，其中： EEPGD：访问对象选择位，用于设定读写的对象是数据存储器EEPROM还是程序存储器的Flash。值得 注意的是：在读写操作期间这个位是不能改变的，否则将造成不可预知的后果。 1 = 选择Flash作为操作对象 0 = 选择EEPROM作为操作对象 WRERR：EEPROM写操作过程出错标志 1 = 写操作过程中发生了错误，具体来讲就是在写操作期间发生了外部复位（MCLR）或看门狗复位 （WDT） 0 = 上一次写操作期间没有发生错误 WREN：EEPROM写操作使能控制位 1 = 允许写操作 0 = 禁止写操作 WR： EEPROM写操作启动控制位及状态位。注意这个位只能用软件置位，却不能由软件清零。 1 = 启动一次写操作，在完成后由硬件自动清零 0 = 标志着上一次的写操作已经完成 RD： EEPROM读操作启动控制位及状态位。这个位同样只能用软件置位，却不能由软件清零。 1 = 启动一次读操作，在完成后由硬件自动清零 0 = 标志着上一次的读操作已经完成
PIC中档单片机片内Flash存储器的配置
Flash和EEPROM写入方法的异同



Flash和EEPROM的写入过程相同，都需要经过擦除和 烧写两个步骤。 由于EEPROM存储的不是程序，因此对其进行写入操 作不会影响单片机内核（CPU）的取指操作，单片机 可以在EEPROM操作的同时正常运行。 单片机无法一边不停地从Flash中取出程序，另一边完 成对Flash的读写。针对这一问题，含有Flash的PIC中档 单片机只能在Flash写入期间暂停其内核的所有操作进 入悬停状态。 在Flash烧写过程中，虽然不能执行Flash中的指令，由 于系统时钟仍然继续工作，片内其它模块还可以在系 统时钟的支持下继续工作。


一般用EEPROM解决这个问题。传统的单片机系统没 有片内EEPROM，只能使用具有I2C、MicroWire或SPI 接口的EEPROM芯片。 PIC18F系列高档单片机中集成了EEPROM存储器，合 理的解决了这个问题。
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EEPROM在PIC单片机中的使用


EEPROM被用作数据存储器，用以存储掉电不会丢失 的配置数据。 为了和其它数据存储器匹配，EEPROM和Flash不同， 也采用8位的方式组织。但EEPROM并没有被映射到数 据空间，而是使用不同的地址系统。片内的EEPROM 大多是256字节，有的型号1024B。 不同的PIC中档单片机含有的EEPROM大小也不相等。
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EEPROM在PIC单片机中的使用

单片机系统，经常需要根据现场实际情况设定或调整 工作参数。存储参数的存储器必须：

第一，能够在运行条件下进行动态修改，也就是可以通过 程序读写其内容； 第二，系统掉电后，设置的内容不会丢失，否则每次开机 后这些参数需要重新设定或调整。
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EEPROM在PIC单片机中的使用
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与EEPROM、Flash相关的寄存器
3.

EEPROM读/写控制寄存器2 EECON2
EECON2并不是一个实际物理存在的寄存器，它专 门用于实现EEPROM写操作的安全控制上，用以避 免意外的写操作。
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片内EEPROM的结构和操作原理


在PIC中档单片机内部EEPROM数据存储器被设计成一 种外围模块，它和单片机的CPU之间通过数据总线交 换数据。 EEPROM和数据总线之间没有直接连接，而是通过地 址寄存器EEADR和数据寄存器EEDATA来相互交流，其 结构关系如图所示：
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Flash和EEPROM写入方法的异同


Flash的写入操作以块（Block）为单位进行，每个块的 大小依单片机型号不同可能有4个或8个字。这种写入 方法大大提高了写入的效率，有利于大量数据或程序 的连续写入。但不利于单个数据的写入。 EEPROM的写入是以字节为单位进行的，虽然写入效 率较低，但却更灵活，有利于少量数据的频繁读写。
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常见非易失性存储器
Flash


Flash技术是半导体业的一次革命，它提高了存储器的制造 密度，降低了单位成本。更为重要的是Flash技术允许使用 者通过电的方法多次擦写其内容（10,000次左右），可以 作为程序存储器。 目前大部分的单片机都采用Flash技术来
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常见非易失性存储器
EEPROM
EEPROM的成本较高，较难实现高密度集 成化，不能作为单片机的程序存储器，但 EEPROM可靠性和耐用性较高。 PIC单片机中EEPROM被作为RAM的补充， 成为数据存储器的一部分。EEPROM不能 像RAM那样直接读写，而是需要较为复杂 的读出和写入过程来操作。

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常见非易失性存储器
非易失性RAM（Nonvolatile
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非易失性存储器的使用方法和编 程技术
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与EEPROM、Flash相关的寄存器

和PIC单片机内部的非易失性存储器操作相关的寄存器 共有九个。 这九个寄存器大致可以分为三类：



第一类包括EECON1和EECON2，负责控制非易失性存储器 的写入过程； 第二类包括EEDATA、EEDATH以及EEADR、EEADRH，负 责提供需要进行读写操作的存储器的地址和数据； 第三类包括INTCON、PIR1和PIR2，用于控制相关的中断 功能。
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常见非易失性存储器
紫外线擦除的EPROM

EPROM可以用紫外擦除工具多次修改其内 容，但使用时仍然很不方便且成本较高， 它很少用于实际产品，含有EPROM的PIC 单片机通常只在开发阶段使用。
含有EPROM的PIC单片机
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常见非易失性存储器
一次性电可编程存储器（OTP）


OTP技术允许生产者可以通过编程器等工具对其进行一次 性的编程。这种技术采用了类似掩膜ROM的工艺，在没有 大幅度提高制造成本的同时，为单片机系统生产者生产批 量较小的新产品提供了有效的选择。 PIC单片机中中第六个字符为C字母的，其程序存储器多采 用OTP技术。
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与EEPROM、Flash相关的寄存器

EEPROM相关寄存器：
EEPROM地址寄存器EEADR 访问EEPROM时通过这个寄存器指定EEPROM的 地址。 2. EEPROM数据寄存器EEDATA EEDATA是CPU和EEPROM交换数据的桥梁，要 写入EEPROM的数据需要暂存到这个寄存器后再由 硬件写入EEPROM；要由EEPROM读入的数据也先 由硬件读入到EEDATA后再读入CPU。


可以由设计者进行编程，且能够多次编程，提高了程序开 发的灵活性。 能够支持在线调试（ICD）、在线编程（ICP或ICSP）和在 应用编程（IAP）的要求。 产品发行到最终用户处之后，仍然可以通过某些渠道在最 终用户处升级其程序。目前在MP3、MP4等消费电子领域非 常流行的“固件升级”就是利用这一特性。
8 EEPROM 数据存储器 数 据 总 线 6/7/8位 地址
EEADR
8
8
w
8
8bits×256 8bits×128 8bits×64
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用户软件完成部分
EEDATA
8位数据
硬件自动完成部分
片内EEPபைடு நூலகம்OM的结构和操作原理


以两个寄存器为分界线，左边部分CPU通过数据总线、 工作寄存器W和EEADR、EEDATA交换数据，这种数据 交换是通过软件完成。用户软件分两次完成地址和数 据的传送。 右边部分两个寄存器和EEPROM之间的数据交换则是 通过硬件自动完成的。
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从EEPROM中读取数据


对EEPROM操作的前提是EECON1中的非易失性存储器 选择位EEPGD必须首先清零，以选择EEPROM作为操 作的对象。 同时将要读取的EEPROM单元的地址放入地址寄存器 EEADR中，随后通过置位RD启动EEPROM读取操作。 随后就可以通过工作寄存器W读取EEPROM中的数据 了。EEDATA中的数据会被一直保存到下一次读写操作 修改EEDATA为止。

PIC单片机中提供了多种非易失性存储器，这些非易失 性存储器的使用的方法和成本都不尽相同，要根据实 际需要选择合适的存储器。
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常见非易失性存储器
掩膜ROM

掩膜ROM是最古老的非易失性存储器，只 能由芯片生产厂商在制造时直接写入，写 入后就不可以再修改。最大优点是低廉的 成本，但随着单片机系统的个性化和每种 产品产量的减少，这种方式已无法满足设 计者的需要。
PIC单片机片内非易失性存储器
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非易失性存储器综述
2
单片机系统中的存储器

单片机系统中的存储器分为程序存储器和数据存储器 两个部分：

程序存储器一般由掉电后内容不会丢失的非易失性存储器 （Nonvolatile Memory）构成。 数据存储器则由读、写都非常方便的随机存储器（RAM） 构成。
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0000H
0800H
PIC16F72、 PIC16F872等单 片机的程序空间 到这里
第0页
07FFH 1000H
第1页
0FFFH 1800H
PIC16F74、 PIC16F874A等单 片机的程序空间 到这里
第2页
17FFH
第3页
1FFFH
PIC16F77、 PIC16F877A等单 片机的程序空间 到这里
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Flash在PIC单片机中的使用



Flash存储器成本低廉，易 于集成，但可重复读写的 次数有限，因此被用作程 序存储器。 PIC中档单片机的Flash满足 每个字的宽度为16位，程 序空间的最大长度为221 的 要求。 在地址的组织上以2K字为 一个页，不同型号的单片 机片内含有的Flash页数不 等。

RAM）
既能够像RAM一样高速、便捷地直接读写， 又能够像ROM那样掉电不丢失，可以用于 存储那些需要掉电不丢失的大量数据。 根据实现方法的不同，非易失性RAM可以 分为：铁电存储器（FRAM）、内部藏有 电池的NVRAM和双体结构的NVRAM三种。 由于成本较高非易失性RAM没有在PIC单 片机中使用。
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向EEPROM中写入数据



由于EEPROM的写入较慢，且非常重要，PIC单片机用 两个控制位WR和WREN，以及两个状态位WREN和 EEIF来保证写入过程的可靠性。 WREN完成写使能的功能，也就是说只有在这个位为1 的前提下，接下来所有的对EEPROM的写入才是有效 的。 另外用户程序将WR置位，数据寄存器EEDATA里的数 据就被自动存储到地址寄存器EEADR所指向的存储器 中。WR的清零只能由硬件自动完成，因此WR位也可 以作为非易失性存储器写入完成的标志。
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Flash在PIC单片机中的使用

含有Flash程序存储器的单片机具有多次编程的便利， 简化了设计者的开发过程，且满足了产品个性化设计 的要求。目前包括PIC单片机在内的几乎所有单片机的 程序存储器都用Flash存储器实现。
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Flash在PIC单片机中的使用

基于Flash技术的程序存储器具有以下优势：
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从EEPROM中读取数据

读操作只受到控制寄存器EECON1中的一个位RD的控 制：

RD被程序置位后，地址寄存器EEADR所指定的EEPROM单 元的内容会被自动复制到数据寄存器EEDATA中，完成读出。 这个控制位只能由软件置位，却不能由软件清零，RD的清 零只能由硬件在读出数据后自动完成。因此RD除了完成控 制位的功能外，还实现了读操作完成状态位的功能。软件 可以通过对这个位的查询判断读操作是否完成。