課程設計EEPROM器件讀寫例程設計

1、 學 號： 課 程 設 計題 目eeprom器件讀寫例程設計學 院專 業(yè)班 級姓 名指導教師年月日課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位：計算機科學與技術學院題 目: eeprom器件讀寫例程設計初始條件：1. 課程設計使用zg211硬件綜合實驗平臺（8051單片機），使用at24c01接口芯片和輔助芯片以及器件；2. zg211有程序設計集成開發(fā)環(huán)境，程序設計語言為c語言；3. zg211硬件綜合實驗平臺使用說明書；要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，撰寫說明書具體要求）1. 學習使用zg211硬件綜合實驗平臺，程序設計集成開發(fā)環(huán)境；2. 根據課程設計

2、題目，進行需求分析，搞清楚課程設計需要設計需求和需要解決的設計內容。3. 查閱和學習課程設計題目需要的接口芯片資料，掌握i2c接口芯片的使用方法和編程要領。查閱和學習課程設計題目需要的輔助芯片以及器件資料。4. 設計接口芯片和輔助芯片以及器件與8051單片機連接硬件電路原理圖。5. 設計與硬件電路原理圖對應的c語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。在集成開發(fā)環(huán)境中調試程序。給出程序的詳細注釋。能夠解釋使用程序模擬電路時序信號和數據。6. 撰寫課程設計報告，1）詳細陳述以上的設計過程；2）詳細陳述電路的調試過程。時間安排：第17周：1. 熟悉zg211硬件綜合實驗平臺，keilc uv

3、ision2 集成開發(fā)環(huán)境；查閱接口芯片資料，熟悉接口芯片和它的使用方法。2. 設計硬件電路原理圖，。第18周：1. 使用c語言或匯編語言設計和調試接口程序。2. 撰寫計算機硬件綜合設計報告。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日eeprom器件讀寫例程設計1 實驗目的 掌握io 口操作，掌握顯示及鍵盤芯片的運用，掌握i2c 總線操作2 實驗設備 pc 機一臺；zg-211 單片機系統實驗板一塊 實驗連接線若干 并口編程線一根 串口通訊線一根 配套電源1 個 芯片：ch451, 89s52,cd40523 實驗要求 能正常操作led 數碼顯示，能通過中斷方式接收按鍵信

4、息，能正確讀寫eeprom 芯片。4 實驗平臺及開發(fā)環(huán)境介紹4.1 zg211 實驗板介紹 該實驗板采用了功能模塊化的設計思路，實驗者可單獨設計和調試各個功能模塊，也可將各個模塊綜合起來，組成一個復雜的單片機應用系統。整個實驗板具備了多種總線方式，如并行總線，串行總線，i2c 總線，單總線等，各總線都有獨立插孔，可與單片機，8255，gal 等多個芯片相連，采用何種總線技術，可由實驗者自己選擇。實驗板通過并口下載線與pc 機相聯，實現在線編程。程序在電腦模擬仿真后，下載到實驗板上，通過觀察數碼管顯示器及相應的變化，便可確認程序運行是否正常。4.2 實驗板模塊示意圖4.3 實驗板模塊布局圖 4.

5、4 keilc uvision2 集成開發(fā)環(huán)境4.5 中格電子在線編程軟件5 實驗原理 單片機系統常用 eeprom 芯片在掉電情況下保存一些重要數據。本實驗板采用的芯片是 at24c02，可存儲 256 個字節(jié)，重復擦寫 1，000，000 次，數據保存 100 年以上。該芯片通過 i2c 總線接口進行操作。i2c 協議原理：i2c 總線用兩條線（sda 和scl）在芯片和模塊間傳遞信息。sda 為串行數據線，scl為串行時鐘線。 1只有在總線空閑時才允許啟動數據傳送。 2在數據傳送過程中，當時鐘線為高電平時，數據線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)不允許。有跳變時鐘線為高電平時，數據線的任何電平變化將被看作

6、總線的起始或停止信號。 起始信號： 時鐘線保持高電平期間，數據線電平從高到低的跳變作為i2c 總線的起始信號。 停止信號： 時鐘線保持高電平期間，數據線電平從低到高的跳變作為 i2c 總線的停止信號?？偩€時序寫周期時序起始/停止時序器件尋址: 主器件通過發(fā)送一個起始信號啟動發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。8位從器件地址的高4位固定為1010。 接下來的3 位a2 a1 a0 為器件的地址位，用來定義哪個器件以及器件的哪個部分被主器件訪問。 從器件8 位地址的最低位，作為讀寫控制位?！?” 表示對從器件進行讀操作， “0” 表示對從器件進行寫操作。在主器件發(fā)送起始信號和從器件地址字節(jié)

7、后， pcf8563 監(jiān)視總線并當其地址與發(fā)送的從地址相符時響應一個應答信號（通過sda線） 。pcf8563 再根據讀寫控制位（r/w）的狀態(tài)進行讀或寫操作。 應答信號： i2c 總線數據傳送時每成功地傳送一個字節(jié)數據后，接收器都必須產生一個應答信號，應答的器件在第9 個時鐘周期時將sda 線拉低，表示其已收到一個8 位數據。 pcf8563在接收到起始信號和從器件地址之后響應一個應答信號，如果器件已選擇了寫操作，則在每接收一個8 位字節(jié)之后響應一個應答信號。 當pcf8563工作于讀模式時， 在發(fā)送一個8 位數據后釋放sda 線并監(jiān)視一個應答信號，一旦接收到應答信號，pcf8563繼續(xù)發(fā)送

8、數據，如主器件沒有發(fā)送應答信號，器件停止傳送數據并等待一個停止信號主器件。應答時序圖從器件地址位其中a0、a1 和a2 對應24c02的管腳1、2 和3，pcf8563的從地址讀操作時為0a3h，寫操作時為0a2h。 寫操作: 1.字節(jié)寫 在字節(jié)寫模式下,主器件發(fā)送起始命令和從器件地址信息(r/w位置零)給從器件,在從器件產生應答信號后,主器件發(fā)送pcf8563的字節(jié)地址,主器件在收到從器件的另一個應答信號后，再發(fā)送數據到被尋址的存儲單元。pcf8563再次應答，并在主器件產生停止信號后開始內部數據的擦寫，在內部擦寫過程中pcf8563不再應答主器件的任何請求。字節(jié)寫時序圖2頁寫 用頁寫，pc

9、f8563可以一次寫入16 個字節(jié)的數據，頁寫操作的啟動和字節(jié)寫一樣，不同在于傳送了一字節(jié)數據后并不產生停止信號。主器件被允許發(fā)送p（pcf8563：p=15；）個額外的字節(jié)。每發(fā)送一個字節(jié)數據后pcf8563產生一個應答位并將字節(jié)地址低位加1， 高位保持不變。 如果在發(fā)送停止信號之前主器件發(fā)送超過p+1個字節(jié)，地址計數器將自動翻轉，先前寫入的數據被覆蓋。 接收到p+1字節(jié)數據和主器件發(fā)送的停止信號后， 芯片啟動內部寫周期將數據寫到數據區(qū)，所有接收的數據在一個寫周期內寫入pcf8563。頁寫時序圖應答查詢: 可以利用內部寫周期時禁止數據輸入這一特性， 一旦主器件發(fā)送停止位指示主器件操作結束時，

10、pcf8563啟動內部寫周期,應答查詢立即啟動，包括發(fā)送一個起始信號和進行寫操作的從器件地址。如果pcf8563正在進行內部寫操作，不會發(fā)送應答信號。如果pcf8563已經完成了內部自寫周期，將發(fā)送一個應答信號，主器件可以繼續(xù)進行下一次讀寫操作。 寫保護： 寫保護操作特性可使用戶避免由于不當操作而造成對存儲區(qū)域內部數據的改寫，當wp 管腳接高時整個寄存器區(qū)全部被保護起來而變?yōu)橹豢勺x取。 讀操作： pcf8563讀操作的初始化方式和寫操作時一樣，僅把（r/w） 位置為1，有三種不同的讀操作方式：立即地址讀、選擇讀和連續(xù)讀。 1. 立即地址讀： pcf8563的地址計數器內容為最后操作字節(jié)的地址加

11、1。也就是說，如果上次讀/寫的操作地址為n，則立即讀的地址從地址n+1開始。如果n=e（這里對24c02,e=255;對pcf8563，e=16） ， 則計數器將翻轉到0且繼續(xù)輸出數。 pcf8563接收到從器件地址信號后 （r/w位置1） ， 它首先發(fā)送一個應答信號，然后發(fā)送一個8 位字節(jié)數據。主器件不需發(fā)送一個應答信號，但要產生一個停止信號。立即地址時序圖2. 選擇性讀: 操作允許主器件對寄存器的任意字節(jié)進行讀操作,主器件首先通過發(fā)送起始信號、從器件地址和它想讀取的字節(jié)數據的地址執(zhí)行一個偽寫操作。在pcf8563應答之后，主器件重新發(fā)送起始信號和從器件地址，此時r/w 位置1， pcf85

12、63響應并發(fā)送應答信號，然后輸出所要求的一個8 位字節(jié)數據，主器件不發(fā)送應答信號但產生一個停止信號。選擇讀時序圖3. 連續(xù)讀： 連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動。在pcf8563發(fā)送完一個8 位字節(jié)數據后，主器件產生一個應答信號來響應，告知pcf8563主器件要求更多的數據，對應每個主機產生的應答信號pcf8563將發(fā)送一個8 位數據字節(jié)。當主器件不發(fā)送應答信號而發(fā)送停止位時結束此操作。從pcf8563輸出的數據按順序由n到n+1輸出。讀操作時地址計數器在pcf8563整個地址內增加，這樣整個寄存器區(qū)域在可在一個讀操作內全部讀出。當讀取的字節(jié)超過e（對于pcf8563，e=16；對24

13、c02， e=255）計數器將翻轉到零并繼續(xù)輸出數據字節(jié)。連續(xù)讀時序圖at24c02原理圖如下: at24c02原理圖管腳名稱功能a0,a1,a2器件地址選擇sda串行數據/地址scl串行時鐘wp寫保護vcc +1.86.0v工作電壓vss地at24c02引腳說明5實驗步驟5.1 硬件連接將并口線插在實驗板與pc 機的并口插座上；按圖2-28 連接實驗線路(ch451 與cpu 連接實驗線路見圖2-2)；仔細檢查無誤后，接通電源。（圖中箭頭表示需要接線的地方）；5.2 軟件設計進入keilc 開發(fā)環(huán)境。首先根據 234 i2c 協議 內容，編寫i2c 函數，由于at24c02的i2c 接口最大

14、頻率是400khz,所以在程序中對一個io 口操作完后，請延時2.5us(實驗板上cpu 晶振為11.0592mhz,一個指令周期為1.08us)。寫好i2c 讀寫函數后，可以對at24c02進行操作。at24c02 的寫從地址為0xa0，寫時wp 要置0（打開寫保護），寫完后置為1；讀從地址為0xa1。先將cd4052 的通道選為2，連接cpu 與at24c02。向at24c02 中地址為0x00 到0x07 的單元，寫入數據0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07 后，再從at24c02 中讀出，進行比較。如果一致則顯示1，錯誤則顯示0。顯示、鍵盤實

15、驗看2.1 節(jié)。5.3 編譯下載程序編譯成功后，打開聯機下載軟件，將hex文件下載到89s52中，觀看程序運行結果。如有問題則修改程序，再次下載。（請注意：at24c02的擦寫次數有限，頻繁擦寫會影響其使用壽命。）調試成功后,請將i2c 讀寫程序、at24c02 讀寫程序，寫成函數，以供其他模塊調用。6 實驗成功標志按下1 號按鍵，顯示“001”，同時向at24c02 中指定位置寫入數據；按下2 號按鍵，從at24c02 中指定位置讀出數據并顯示，應與寫入數據一致。7 程序源碼設計7.1 main函數程序說明main函數的主要功能是：1、初始化mcu；2、開關蜂鳴器，表示開始工作；3、設定不同

16、鍵值對應的操作。若按下1號按鍵，顯示測試值，同時向 at24c02 中指定位置寫入數據； 若按下2號按鍵，從 at24c02 中指定位置讀出數據并顯示，應與寫入數據一致。詳細代碼及說明如下： main()unsigned char eep_temp2;unsigned char temp = 0;/mcu初始化initmcu();set_8255();/開關蜂鳴器，表示開始工作speak_on();delay_1ms(50);speak_off();display_test();eep_temp0 = 0x01;/測試值while(1)if(key_data!=0)/若有鍵按下temp = k

17、ey_data;key_data = 0;switch(temp)case 0x40:/若按下1號按鍵/將測試值寫入eepromat24c02write(eep_temp, 0, 1);/顯示測試值display_int(int)(eep_temp0);break;case 0x49:/若按下2號按鍵/從eeprom中讀數據at24c02read(eep_temp, 0, 1);/顯示測試值是否與輸入一致display_int(int)(eep_temp0);break;default:break;7.2 i2c讀寫程序說明7.2.1向i2c總線發(fā)送一個開始信號void at24c02star

18、t()at24c02sda = 1;/初始設置p11接口為1delay_1ms(1);/延時at24c02scl = 1; /初始設置p10接口為1delay_1ms(1); /延時at24c02sda = 0; /初始設置p11接口為0delay_1ms(1); /延時at24c02scl = 0; /初始設置p11接口為0delay_1ms(1); /延時7.2.2向i2c總線發(fā)送一個停止信號void at24c02stop()at24c02sda = 0; /設置p11接口為0delay_1ms(1); /延時at24c02scl = 1; /設置p10接口為1delay_1ms(1);

19、 /延時at24c02sda = 1; /設置p11接口為1delay_1ms(1); /延時at24c02scl = 0; /設置p10接口為0delay_1ms(1); /延時7.2.3向i2c總線接受1bit數據unsigned char at24c02clock()unsigned char sda_value;delay_1ms(1); /延時at24c02scl = 1; /設置p10接口為1delay_1ms(1); /延時sda_value = at24c02sda;/向i2c總線接受數據delay_1ms(1); /延時at24c02scl = 0; /設置p10接口為0de

20、lay_1ms(1); /延時return(sda_value);7.2.4向i2c總線發(fā)送一個數據接受完成信號void at24c02ack()at24c02sda = 0; /設置p11接口為0at24c02clock();/向i2c總線接受1bit數據7.2.5檢查從器件是否接受1byte的數據bit at24c02nack() at24c02sda=1;if (at24c02clock()=0) /判斷是否接受1byte數據，若接收到return ok;else /判斷是否接受1byte數據，若未接收到return nok;7.2.6向i2c總線發(fā)送一個字節(jié)的數據void at24c0

21、2outbyte(unsigned char byte)char count;for (count=0; count8; count+) / 向eeprom 發(fā)送數據if (byte & 0x80) = 0)at24c02sda = 0;else at24c02sda = 1;byte = 1; / 數據左移一位at24c02clock();/向i2c總線接受1bit數據7.2.7從i2c總線接受一個字節(jié)的數據unsigned char at24c02getbyte()unsigned char byte=0,temp,count;/ 接收一個字節(jié)的數據for (count=0; count8

22、; count+) byte = 1;at24c02sda = 1;temp = at24c02clock();/從i2c總線接受1bit數據if (temp = 1)/判斷數據的數據是否與讀出的一致，若一致，則置1byte = byte | 0x01; return(byte);7.2.8向i2c總線發(fā)送開始信號和從地址bit at24c02dummywrite(unsigned char addr)at24c02start(); /向i2c總線發(fā)送一個開始信號at24c02outbyte(at24c02slave); /向i2c總線發(fā)送0xa0的數據if (at24c02nack()=no

23、k) /若從器件無應答return nok;at24c02outbyte(addr);if (at24c02nack()=nok) /若從器件無應答return nok;return ok; 7.3 at24c02 讀寫程序說明7.3.1從at24c02讀取數據char at24c02read(unsigned char * _data,unsigned char addr,unsigned char leng)unsigned char n;chang_4052(2);if (at24c02dummywrite(addr)=nok) /向i2c總線發(fā)送從地址，所屬器件無應答return no

24、k;at24c02start();/向i2c總線發(fā)送一個開始信號at24c02outbyte(at24c02slave|0x01); /向i2c總線發(fā)送一個讀取數據if (at24c02nack()=nok) /若從器件未接收到數據return nok;/讀取數據失敗for (n=0;nleng-1; n+) _datan = at24c02getbyte();/將從i2c總線接收到的數據賦給_datanat24c02ack();/向i2c總線發(fā)送一個數據接受完成信號_dataleng - 1 = at24c02getbyte();at24c02stop();/向i2c總線發(fā)送一個停止信號de

25、lay_1ms(30);/延時return ok; /讀取數據成功7.3.2向at24c02寫數據char at24c02write(unsigned char * _data,unsigned char addr,unsigned char leng)unsigned char n;chang_4052(2);at24c02wp=0;/打開寫保護if (at24c02dummywrite(addr)=nok) /向i2c總線發(fā)送從地址，所屬器件無應答return nok;/寫數據失敗for (n=0; nleng; n+)at24c02outbyte(_datan); /向i2c總線發(fā)送待寫數據內容if (at24c02nack()=nok) /若從器件未接收到數據return nok; /寫數據失敗at24c02stop();/向i2c總線發(fā)送一個停止信號at24c02wp = 1; /關閉寫保護delay_1ms(30);/延時return ok; /寫數據成功8操作過程說明調試程序的過程中出現的比較多的就是指令操作錯誤。以及函數的調用錯誤，對于子函數的命名一定要有一定規(guī)律性，避免在調用時經常調用錯誤。進行程序調試時按照如下的步驟： 電源指示燈是否正