使用 C32 编译器进行串行 SRAM 器件与 PIC32 MCU 的接口设计 作者 : 引言 Pinakin K Makwana Microchip Technology Inc. Microchip 的串行 SRAM 产品线提供了向应用添加附加 RAM 的一种新方法 这些器件采用 8 引脚小型封装以及 SPI 接口, 使设计人员提升系统的灵活性 Microchip Technology 的 23XXXX 系列串行 SRAM 器件支持主从模式所适用的半双工协议, 非常适用于数据流应用 由单片机 ( 主器件 ) 控制总线, 通过内置于 MCU 的 SPI 外设来存取 23XXXX 对增强的吞吐量, SPI 总线能以高达 20 MHz 速度工作 通过 HOLD 引脚可暂停通信 本应用笔记是系列文档的一部分, 该系列文档提供的源代码能够帮助用户十分轻松地执行半双工协议 图 1 给出了 Microchip 的 23XXXX 系列器件与 PIC32 系列单片机之间接口的硬件原理图 原理图给出了在测试时, 控制器和串行 SRAM 之间必要的连线, 软件编写基于这些连线的假设 HOLD 引脚与 VCC 连接, 因为在给出的示例中没有使用该功能 图 1: PIC32MX360F512L 与 23XXXX 系列器件接口的电路图 100 引脚 TQFP PIC32MX360F512L VSS VDD U1CTS/CN20/RD14 U1RTS/BCLK1/CN21/RD15 PMA9/U2RX/CN17/RF4 PMA8/U2TX/CN18/RF5 SDA1/RG3 SCK1/INT0/RF6 SDI1/RF7 SDO1/RF8 U1RX/RF2 U1TX/RF3 SO NC VSS 1 2 3 4 23XXXX 8 7 6 5 VCC HOLD SCK VCC 注 : 和 HOLD 引脚都应有上拉电阻 (~10k-Ω) 请参阅有关建议用法的应用笔记 AN1245 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 1 页
固件说明 本应用笔记旨在针对 Microchip SPI 串行 SRAM 的使用为设计人员提供一组读写函数的示例 包括用于以下模式的示例 : 字节读写 页读写和连续读写 代码使用片上 SPI 硬件外设与串行 SRAM 进行通信 利用安装在一个 SPI PIM 模块上的 23K256 SRAM 进行了代码测试 代码与 PIC32 系列 MCU 兼容 本应用笔记给出了示波器截图 配置 MCU 使其能够使用 Explorer 16 板上的晶振, 使能内部 PLL, 并配置 SPI 外设以产生 10 MHz 的串行时钟速率 以下函数用来存取串行 SRAM: SRAMWriteStatusReg SRAMReadStatusReg SRAMWriteByte SRAMReadByte SRAMWritePage SRAMReadPage SRAMWriteSeq SRAMReadSeq 初始化 仅需调用一个函数即可对 SRAM 进行初始化 相较于位拆裂 (Bit-banging) I/O 端口, 使用片上 SPI 外设进行通信更为方便 InitSRAM() 函数初始化 SPI 模块并配置 I/O 端口 使用外设库来配置 SPI 模块 DS01277A_CN 第 2 页 2009 Microchip Technology Inc.
写状态寄存器 串行 SRAM 的默认工作模式是字节模式, 在进行读写操作之前, 用户必须选择合适的工作模式 用提供的函数对 SRAM 进行配置, 获得正确的工作模式 例如, 如果调用 SRAMWritePage 命令, 那就选择了合适的工作模式 STATUS 寄存器还可使能 HOLD 功能, 但在这些示例中没有使用 图 2 所示是一个写状态寄存器命令的 示例 片选信号拉低 ( 有效 ), 操作码通过 SPI 端口发出 因为此示例选择的是字节模式, 写状态命令之后是要写入的字节 图 2: 写状态寄存器 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SCK 指令 到 STATUS 寄存器的数据 0 0 0 0 0 0 0 1 7 6 5 4 3 2 1 0 SO 高阻态 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 3 页
读状态寄存器 图 3 给出的是读状态寄存器命令的示例, 该命令检查工作模式以及 HOLD 功能的当前状态 图 3: 读状态寄存器 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SCK 指令 0 0 0 0 0 1 0 1 SO 高阻态 来自 STATUS 寄存器的数据 7 6 5 4 3 2 1 0 DS01277A_CN 第 4 页 2009 Microchip Technology Inc.
字节写 字节写操作包括以下序列 : 写命令以及跟随其后的字地址和数据字节 串行 SRAM 使用 16 位地址, 所以对于完整的字地址必须传输两个字节, 最高有效字节 (Most Significant Byte, MSB) 在前 图 4 所示为写命令的示例 对于这条命令, 选取器件并发送操作码 0x02 先传输的是高地址字节 0x00, 然后是低地址字节 0x10 最后, 按照时钟节拍传输数据, 这里是 0x28 图 4: 字节写命令 地址和数据 SCK SO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 指令 16 位地址数据字节 0 0 0 0 0 0 1 0 15 14 13 12 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 高阻态 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 5 页
字节读 字节读操作可以用来从串行 SRAM 中读取数据 MCU 发送命令字节, 然后是字地址 图 5 所示是读命令的示例, 命令之后是 MSB 及 LSB 地址字节, 而后是读取的字节 图 5: 字节读 ( 命令字节 字地址以及读取的字节 ) SCK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 指令 16 位地址 0 0 0 0 0 0 1 1 15 14 13 12 2 1 0 SO 高阻态 数据输出 7 6 5 4 3 2 1 0 DS01277A_CN 第 6 页 2009 Microchip Technology Inc.
页写 当写入大块数据时, 页写操提供了一种增加吞吐量的方法 串行 SRAM 具有一个 32 字节的页 使用页写功能可以连续写入长达一整页的数据 必须指出的是页写操作的限制在于, 写入的字节必须在单个物理页内, 而不管要写入的字节数是多少 物理页边界的起始地址是页 长度的整数倍, 结束地址是 [ 页长度的整数倍 ] - 1 若要跨越页边界进行写操作, 将导致数据回卷到当前页的开始处 图 6 显示了在页写操作中的写命令 地址和数据字节 图 6: 页写 ( 第一个数据字节 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 指令 0 0 0 0 0 0 1 0 16 位地址 页 X, 字 Y 15 14 13 12 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 页 X, 字 Y 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 7 页
页读 页读操作从指定的地址开始读取一个完整的字符串 页读操作的工作类似于页写操作, 因而, 最多可以连续 读取 32 个字节 图 7 所示为执行页读操作所需的整个命令序列的示例 为了简洁起见, 只显示了第一个字节 图 7: 页读 ( 第一个读取数据字节 ) SCK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 SO 指令 16 位地址 0 0 0 0 0 0 1 1 15 14 13 12 2 1 0 页 X, 字 Y 高阻态 页 X, 字 Y 7 6 5 4 3 2 1 0 DS01277A_CN 第 8 页 2009 Microchip Technology Inc.
连续写 连续写操作在写入超过页长 (32 字节 ) 的长字符串时非常有用 此操作需要先发送写命令 (0x02), 然后发送高地址字节和低地址字节 只要 SRAM 收到时钟信号和有效数据, 它就会持续写入数据 当到达最后的存储单元位置时, 写入的下一个位置将是第一个地址 (0x0000) 这就是说, 内部地址计数器回滚 图 8 所示为执行连续写操作所需的整个命令序列 为了简洁起见, 只显示了第一个字节 图 8: 连续写 ( 第一个数据字节 ) SCK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 指令 16 位地址数据字节 1 0 0 0 0 0 0 1 0 15 14 13 12 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 9 页
连续读 连续读操作允许从 SRAM 读取完整的一组数据 内部地址计数器自动递增, 忽略页边界 当内部地址计数器到达数据的末端时, 地址计数器将回滚至 0x0000 图 9 所示为执行连续读操作所需的整个命令序列的示例 图 9: 连续读 ( 第一个读取数据字节 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 指令 16 位地址 0 0 0 0 0 0 1 1 15 14 13 12 2 1 0 SO 页 X, 字 Y 7 6 5 4 3 2 1 0 DS01277A_CN 第 10 页 2009 Microchip Technology Inc.
结论 本应用笔记为设计人员提供了一组固件例程, 用于存取 SPI 串行 SRAM 代码演示了字节 页和连续操作 全部例程都是使用 Microchip 的 C32 编译器编写的 C 程序 代码已经过测试, 测试时使用的是 Microchip 的 Explorer 16 开发板和 PIC32MX360F512L PIM 模块, 其连接如图 1 所示 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 11 页
注 : DS01277A_CN 第 12 页 2009 Microchip Technology Inc.
请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下, Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 提供本文档的中文版本仅为了便于理解 请勿忽视文档中包含的英文部分, 因为其中提供了有关 Microchip 产品性能和使用情况的有用信息 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相关公司 各级主管与员工及事务代理机构对译文中可能存在的任何差错不承担任何责任 建议参考 Microchip Technology Inc. 的英文原版文档 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 dspic KEELOQ KEELOQ 徽标 MPLAB PIC PICmicro PITART rfpic 和 UNI/O 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的注册商标 FilterLab Hampshire HI-TECH C Linear Active Thermistor MXDEV MXLAB SEEVAL 和 The Embedded Control Solutions Company 均为 Microchip Technology Inc. 在美国的注册商标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense HI-TIDE In-Circuit Serial Programming IP Mindi MiWi MPASM MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK mtouch Octopus Omniscient Code Generation PICC PICC-18 PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail PIC 32 徽标 REAL ICE rflab Select Mode Total Endurance TSHARC UniWinDriver WiperLock 和 ZENA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 2009, Microchip Technology Inc. 版权所有 Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2002 认证 公司在 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品方面的质量体系流程均符合 ISO/TS- 16949:2002 此外, Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 9001:2000 认证 2009 Microchip Technology Inc. DS01277A_CN 第 13 页
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