使用 C3 和定时器连接 dspic33 DSC 和 PIC24 MCU 与兼容 UNI/O 总线的串行 EEPROM 作者 : 简介 Martin Kvasnicka Microchip Technology Inc. 随着嵌入式系统小型化的趋势, 市场对于减少器件间通信所用 I/O 引脚数的需求也与日俱增 Microchip 开发的 UNI/O 总线正满足了这一需求, 这一个低成本且易于实现的解决方案, 仅需要使用一个 I/O 引脚就可实现双向通信 兼容 UNI/O 总线的串行 EEPROM 可用于可用 I/O 引脚受限的任何应用 受限的原因可能源自连接器 电路板空间或主器件本身 11XXX 系列是 Microchip Technology 丰富的串行 EEPROM 产品线中的最新产品系列, 与新开发的 UNI/O 总线兼容 11XXX 串行 EEPROM 的主要特性有 : 用于通信的单个 I/O 引脚 EEPROM 容量为 1 Kb 至 16 Kb 超小型封装 总线速度为 1 khz 至 1 khz 宽电压范围 :1.8V 至 5.5V 低功耗工作 宽温度范围 :-4 C 至 +125 C 可耐受超过 1 万次擦写此应用笔记是一系列提供源代码的应用笔记的一部分, 这些应用笔记可帮助用户以最小的工作量来实现协议 图 1 给出了 Microchip 11XXX 系列兼容 UNI/O 总线的串行 EEPROM 与 dspic33fj256gp71 数字信号控制器或 PIC24FJ128GA1 单片机之间接口的硬件原理图 这些原理图给出了数字信号控制器和串行 EEPROM 之间的必需连接, 仅供测试使用 软件是在采用这些连接的情况下编写的 数字信号控制器和串行 EEPROM 之间的单个 I/O 连接包括一个推荐使用的上拉电阻 图 1: dspic33fj256gp71 或 PIC24FJ128GA1 和 11XXX 串行 EEPROM 的电路 1 引脚 TQFP dspic33fj256gp71 PIC24FJ128GA1 45 46 47 48 49 56 55 54 53 52 51 5 SDA1/RG3 SCK1/INT/RF6 SDI1/RF7 SDO1/RF8 U1RX/RF2 U1TX/RF3 VSS SOT-23 3 11XXX 2 1 VCC VCC (2) 2 kω (1) VCC (2) VSS VDD U1CTS/CN2/RD14 U1RTS/CN21/RD15 U2RX/CN17/RF4 U2TX/CN18/RF5 注 1: 推荐在 引脚上接一个上拉电阻 ( 典型值为 2 kω), 确保上电时总线处于空闲状态 2: 应采用去耦电容 ( 典型值为.1 µf) 来滤除 VCC 上的噪声 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 1 页
固件描述 固件是用来说明如何使用数字信号控制器或单片机的一个通用 I/O 引脚来产生特定的 UNI/O 总线事务 主要目的是使设计人员深入了解 11XXX 串行 EEPROM 的通信, 以便将来编写更为复杂的程序 固件是采用 C 语言编写 用 Microchip Explorer 16 开发板测试完成的 代码可以很容易修改为使用任何可用的 I/O 引脚 所提供的代码不需要使用其他函数库 主程序由五部分组成 : 初始化 写使能 页写 WIP 查询 连续读程序利用了 WIP 查询功能来检测页写操作后写周期的完成情况 读操作用以验证数据是否被正确写入 未提供直接显示输入数据的方法, 但可使用示波器来显示输入数据 使用 11LC16 串行 EEPROM 对此代码进行了测试 此器件具有 2K x 8 位 (16 Kb) 的存储空间和 16 字节页 为方便阅读, 对示波器截屏进行了标注 在示波器截屏的下方显示了数据手册中提供的波形 采用了外部 8 MHz 晶振为数字信号控制器或单片机提供时钟, 且使能 PLL 在测试期间, 采用了 5 khz 的串行总线频率 如果采用不同的时钟, 必须对代码进行修改来产生正确的时序 在此应用笔记中, 除非另外说明, 所有值都以十进制值表示 DS1236B_CN 第 2 页 28 Microchip Technology Inc.
初始化 在启动与 11XXX 的通信之前, 主器件 (DSC 或 MCU) 必须在 引脚上产生低电平到高电平的上升沿将串行 EEPROM 从上电复位 (Power-On Reset,POR) 状态释放 由于总线的空闲状态为高电平, 所以 DSC 或 MCU 在 上产生高 - 低 - 高脉冲 一旦串行 EEPROM 从 POR 状态释放, 将产生最小持续时间为 TSTBY 的待机脉冲来将串行 EEPROM 置于待机模式, 如图 2 所示 注意, 一旦成功执行了一条命令 由在无主应答 (No) 后收到从应答 () 来指示 串行 EEPROM 将立即进入待机模式而不需要待机脉冲 在这种情况下, 在 DSC 或 MCU 对同一个器件发出另一条命令之前, 仅需要起始报文头建立时间 (TSS) 图 2: 待机脉冲 POR TSTBY 待机模式 从 POR 释放 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 3 页
写使能 在对阵列或 STATUS 寄存器进行写操作之前, 必须将写使能锁存器位 (WEL) 置 1 这通过发出写使能(WREN) 指令来实现 可通过发出写禁止 (WRDI) 指令来清零 WEL 在阵列或 STATUS 寄存器的写周期结束以及 POR 时,WEL 也被清零 写使能操作组成如下 : 起始报文头, 后跟器件地址和命令字节 起始报文头和器件地址 要发出一条 WREN 指令,DSC 或 MCU 发送起始报文头 这包含一个低电平脉冲 (T HDR ), 后跟起始报文头 (1111 或 x55), 以及主应答 () 和 No 接着, DSC 或 MCU 发送器件地址 (11 或 xa) 和另一个 然后, 如果起始报文头和器件地址被正确接收, 串行 EEPROM 发送 来响应 图 3 给出了起始报文头和器件地址的细节 图 3: 起始报文头和器件地址 起始报文头 No 器件地址 1 1 1 1 1 1 DS1236B_CN 第 4 页 28 Microchip Technology Inc.
写使能 (WREN) 命令字节 图 4 给出了 WREN 命令字节的一个示例 一旦在发出器件地址后接收到,DSC 或 MCU 将发送 WREN 命令字节 (1111 或 x96) 并执行一个最终应答序列 在这个最后的序列中,DSC 或 MCU 发送一个 No 来表明操作结束 串行 EEPROM 将再用一个 来响应, 表明它成功接收到了字节 图 4: 写使能命令 命令 No 1 1 1 1 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 5 页
页写 一旦执行了 WREN 指令, 就可执行页写操作将数据写到阵列 串行 EEPROM 具有 16 字节的页, 因此可在单次操作中最多写 16 个字节的数据 页写操作组成如下 : 写命令, 后跟字地址和数据字节 注意, 本节虽然没有说明起始报文头和器件地址, 但它们仍然是启动该操作所必需的 在开始执行 WRITE 指令前, 在 WREN 操作后必须经过一个 TSS 周期 当寻址同一个从器件时, 此周期可用于在成功执行一条命令后替代待机脉冲 在 TSS 周期之后, 将发送起始报文头和器件地址, 如第 4 页中所述 写命令和字地址 在发送了起始报文头和器件地址后,DSC 或 MCU 将发送写命令 (1111 或 x6c) 和字地址 串行 EEPROM 使用一个 16 位的字地址来访问阵列, 因此对于整个字地址必须发送两个字节, 先发送高字节 发送每个字节后, DSC 或 MCU 发送一个, 串行 EEPROM 响应一个 图 5 给出了写命令和字地址的一个示例 图 5: 写命令和字地址 命令 字地址 MSB 字地址 LSB 1 1 1 1 15 14 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 DS1236B_CN 第 6 页 28 Microchip Technology Inc.
数据字节 一旦已发送了字地址且接收到最后一个, 就可以发送数据字节了 可在单次操作中最多发送 16 字节的数据 发送每个字节后,DSC 或 MCU 发送一个, 串行 EEPROM 响应一个 如果在任何时候接收到一个 No, 这表明发生了错误且必须重新启动操作, 首先要发出待机脉冲 一旦发送完所有数据字节, DSC 或 MCU 产生 No 代替 来终止命令, 串行 EEPROM 将再次响应一个 这也将启动内部写周期 (TWC) 图 6 显示了 DSC 或 MCU 发送的最后两个数据字节, 以及 No 和 图 6: 写命令最后两个数据字节 数据字节 n-1 数据字节 n No 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 7 页
写进行查询 对一个阵列或 STATUS 寄存器执行了 WRITE 指令后, DSC 或 MCU 必须经过一个写周期时间 (TWC) 写周期时间是最大值, 因此所需的实际时间通常比这个值要小 因此, 为了尽可能高效地传输数据, 强烈推荐使用写进行 (WIP) 查询功能 由于可在写周期中读取 STATUS 寄存器, 所以可连续监视 WIP 位来确定写周期何时完成 写进行查询程序 WIP 查询的过程组成如下 : 经过 TSS 周期, 然后 DSC 或 MCU 发送起始报文头和器件地址 接着, DSC 或 MCU 发送读 STATUS 寄存器 (RDSR) 命令 (11 或 x5) 串行 EEPROM 将在收到命令后响应一个, 并接着发送 STATUS 寄存器的值 此时, 可通过发送一个 来再次请求发送 STATUS 寄存器的值 发送的 WEL 和 WIP 值是动态更新的, 因此 DSC 或 MCU 可连续检查 STATUS 寄存器 发送一个 No 来终止命令 图 7 给出了通过 WIP 查询来检查写操作是否已完成的一个示例 在此例中, WIP 位被置 1, 表明写周期尚未完成 图 7: 写进行查询程序 ( 表示写操作正在进行 ) 命令 STATUS 寄存器数据 1 1 1 1 DS1236B_CN 第 8 页 28 Microchip Technology Inc.
WIP 查询完成 图 8 显示了在页写操作后最终读取 STATUS 寄存器, 其中 WIP 位被清零 这表明写周期已结束, 串行 EEPROM 可继续进行其他操作 图 8: WIP 查询完成 ( 表示写操作完成 ) STATUS 寄存器数据 STATUS 寄存器数据 No 1 1 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 9 页
连续读 串行 EEPROM 允许以随机访问方式从阵列读取数据 从阵列中读数据与写操作非常类似, 不同的是读操作不限于单个页中 为了从阵列中读取数据, 在经过一个 TSS 周期后, 必须首先发送起始报文头和器件地址 接着发送读命令字节和字地址字节 发送每个字节后, DSC 或 MCU 产生一个, 且如果未发生错误, 串行 EEPROM 将响应一个 用于读操作的命令和字地址 图 9 给出了读命令 (11 或 x3) 后跟字地址的一个示例 图 9: 读 命令字节和字地址 命令 字地址 MSB 字地址 LSB 1 1 15 14 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 DS1236B_CN 第 1 页 28 Microchip Technology Inc.
读回数据 发送并应答了读命令和字地址后, 串行 EEPROM 从指定的地址开始发送阵列的第一个数据字节 为继续进行读操作,DSC 或 MCU 必须在每个数据字节后发送一个, 且如果没有错误, 串行 EEPROM 将响应一个 发送了每个数据字节后, 串行 EEPROM 将自动递增内部字地址来输出下一个数据字节 读操作不限于单个页中, 因此如果 DSC 或 MCU 继续请求数据, 那么可在单次操作中读取整个阵列 在阵列的末尾, 内部字地址将被自动复位为 x No 将终止整个操作 图 1 显示了 DSC 或 MCU 对最后两个数据字节的读操作 DSC 或 MCU 在最后一个字节后发送一个 No, 以表明不再请求后续数据, 用于终止命令 图 1: 读 最后两个数据字节 数据字节 n-1 数据字节 n No 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 11 页
结语 此应用笔记提供了用来与兼容 UNI/O 总线的串行 EEPROM 系列器件通信的基本命令示例 仅需对这些功能进行极少的修改即可用于最终应用 使用 Explorer 16 开发板对为此应用笔记编写的代码进行了测试, 电路连接如图 1 所示 DS1236B_CN 第 12 页 28 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 Accuron dspic KEELOQ KEELOQ 徽标 MPLAB PIC PICmicro PICSTART rfpic SmartShun 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 Linear Active Thermistor MXDEV MXLAB SEEVAL SmartSensor 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 In-Circuit Serial Programming ICSP ICEPIC Mindi MiWi MPASM MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK mtouch PICkit PICDEM PICDEM.net PICtail PIC 32 徽标 PowerCal PowerInfo PowerMate PowerTool REAL ICE rflab Select Mode Total Endurance 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 28, 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-16949:22 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- 16949:22 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 91:2 认证 28 Microchip Technology Inc. DS1236B_CN 第 13 页
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