附錄_整套24c16單片機(jī)讀寫驅(qū)動(dòng)程序

1、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通用存貯器IC卡的讀寫自動(dòng)化儀表2002 Vol.23 No.6 P.37-41本文對(duì)AT24系列存貯器和AT89系列單片機(jī)的特征及總線狀態(tài)作為介紹，并以AT24C01與AT89C2051為例詳細(xì)描述了通用存貯器IC卡的工作原理及用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行讀寫操作的基本電路連接和軟件編程方法。用存貯器IC卡是由通用存貯器芯片封裝而成的，由于它的結(jié)構(gòu)和功能簡單，生產(chǎn)成本低，使用方便，因此在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前用于IC卡的通用存貯器芯片多為E2PROM，其常用的協(xié)議主要有兩線串行連接協(xié)議（I2C）和三線串行鏈接協(xié)議，其中比較常用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT24系列芯片。以該系列中的AT

2、24C01為例，它具有1k的存貯容量，適用于2V5V的低電壓/標(biāo)準(zhǔn)電壓的操作，具有低功耗和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。而AT89C2051雖是ATMEL公司89系列單片機(jī)的低檔型，但它具有2k的FLASH ROM（可重編閃速存貯器）、128×8位內(nèi)部RAM及全靜態(tài)操作方式，同樣也具有低功耗和較強(qiáng)的功能。下面以AT24C2051為例，對(duì)通用存貯器IC卡的工作原理及基本電路連線作一介紹，該線路簡單，使用靈活，能可靠地對(duì)通用存貯器IC卡進(jìn)行讀寫。 2 硬件特性 2.1 AT24系列存貯器的特性 AT24系列存貯器芯片采用CMOS工藝制造，內(nèi)置有高壓泵，可在單電壓供電條件下工作。其標(biāo)準(zhǔn)封裝為8腳DIP封

3、裝形式，各引腳的功能說明如下：SCL：串行時(shí)鐘。在該腳的上升沿時(shí)，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)輸入到每個(gè)EEPROM器件，在下降沿時(shí)輸出。 SDA：串行數(shù)據(jù)。該引腳為開漏極驅(qū)動(dòng)，可雙向傳送數(shù)據(jù)。 A0、A1、A2：器件/頁面尋址。為器件地址輸入端。在AT24C01/02中，該引腳被硬連接。 Vcc：一般輸入+5V的工作電壓。 圖1是符合ISO7816-2標(biāo)準(zhǔn)的IC卡的觸點(diǎn)圖（見IC卡書P186）。對(duì)于AT24系列通用存貯器IC卡來說，通常只需使用四個(gè)觸點(diǎn)。AT24C01的內(nèi)部組態(tài)為128個(gè)8位字節(jié)，而對(duì)隨機(jī)字尋址則需要一個(gè)7位地址。2.2 總線狀態(tài)及時(shí)序 AT24C01的SCL及SDA兩總線可通過一個(gè)電阻上拉為

4、高電平，SDA上的數(shù)據(jù)僅在SCL為低電平時(shí)才能改變。當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA的改變表示“開始”和“停止”狀態(tài)。此時(shí)，所有地址和數(shù)據(jù)字都以8位串行碼方式輸入輸出EEPROM。 開始狀態(tài)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平轉(zhuǎn)入低電平。該命令必須在其它命令前執(zhí)行。SCL SDA停止?fàn)顟B(tài)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平轉(zhuǎn)入高電平。該命令可終止所有通訊。SCL SDA 確認(rèn)：相同總線上的設(shè)備在收到數(shù)據(jù)后，以置SDA為低電平的方式對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)。SCLSDA2.3 器件尋址 AT24系列EEPROM在開始狀態(tài)后需緊接一個(gè)8位器件地址，以進(jìn)行應(yīng)讀寫操作。設(shè)備尋址碼的高4位為1、0、1、0，對(duì)于AT24C01

5、/02，尋址碼高4位后面的三位是器件尋址碼，與它們的硬連線管腳相對(duì)應(yīng)。最低應(yīng)是讀寫選擇位，置0時(shí)可激發(fā)讀操作。 AT24設(shè)備尋址碼具體的格式如下： 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W 2.4 AT89C2051芯片 AT89C2051是MCS-51產(chǎn)品的兼容型，它具有2k的FLASH ROM、128字節(jié)ROM，15根I/O引線、兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)五向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)全雙工串行口、一個(gè)精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩電路和時(shí)鐘電路。它的P1口和P3口是雙向I/O口，其中P1.2P1.7、P3.0P3.5和P3.7帶有內(nèi)部上拉電阻。在AT89C2051用作輸入端時(shí)，將首先向引腳寫“1

6、”而使內(nèi)部MOS管截止以便引腳處于懸浮狀態(tài)，從而可獲得高阻抗輸入。 圖2為通用存貯器IC卡的基本電路連接圖。(略)3 讀寫操作軟件 當(dāng)系統(tǒng)采用6MHz晶體振蕩器時(shí)所定義的I/O口線及器件地址如下： SCL BIT P1.7 SDA BIT P1.6 DEVICEAD_W DATA 10100000B ；寫卡器件地址 DEVICEAD_R DATA 10100001B ；讀卡器件地址 3.1 開始條件（START_IC） 當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高轉(zhuǎn)為低。程序如下： SCL 0SDA 在SCL、SDA全1前提下進(jìn)入開始，開始完成后，SCL、SDA全0 0START_IC：CLR SCL ；S

7、CL由高變低，因?yàn)镾CL低電平時(shí)才允許SDA更改 NOP ；加入空指令延時(shí)以確保信號(hào)可靠 NOP SETB SDA ;SDA先高NOP NOP SETB SCL ;SCL高，起始條件建立時(shí)間大于4.7usNOP NOP CLR SDA ；SDA低，起始條件鎖定時(shí)大于4usNOP NOP CLR SCL ；SCL低, 鉗住總線，準(zhǔn)備發(fā)數(shù)據(jù)NOP RET 3.2 停止條件（STOP_IC） 當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由低轉(zhuǎn)為高。程序如下：SCL SDA ;在SCL、SDA高或低的前提下均可進(jìn)入停止過程 ; 停止過程完成后，SCL、SDA全1STOP_IC：CLR SCL ;SCL低NOP CLR

8、SDA NOP NOP SETB SCL ; 發(fā)送結(jié)束條件的時(shí)鐘信號(hào)NOP ;結(jié)束總線時(shí)間大于4us（取4.7us）NOP SETB SDA ;結(jié)束總線NOP ;保證一個(gè)終止信號(hào)和起始信號(hào)的空閑時(shí)間大于4.7usNOP ;在SCL、SDA高或低的前提下均可進(jìn)入停止，停止完成后，SCL、SDA全1RET 3.3 應(yīng)答確認(rèn)信號(hào)（MACK_IC）與非應(yīng)答信號(hào)MNACK_IC 在接收方，每收到一字節(jié)后便將SDA電平拉低，程序如下：SCL 0SDA 1 ；應(yīng)答完成后，SCL=0，SDA=1應(yīng)答確認(rèn)信號(hào)（MACK_IC）MACK_IC：CLR SCL NOP CLR SDA ;在第9個(gè)SLC脈沖，將SDA

9、置0NOP NOP SEIB SCL NOP ;保持?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)間，即SCL為高時(shí)間大于4.7usNOP CLR SCL NOP SETB SDA ;在SDA高或低的任何前提下，應(yīng)答完成后，SCL=0，SDA=1NOP RET 發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)MNACK_ICMNACK_IC: CLR SCL NOP NOP SETB SDA ;將SDA置1 NOP NOP SETB SCL NOP NOP ;保持?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)間，即SCL為高時(shí)間大于4.7us NOP NOP NOP CLR SCLNOP SETB SDA NOP RET 24C16程序資源安排是：R0=字節(jié)的循環(huán)指針，R2=位數(shù)的計(jì)數(shù)器，R3=卡器件地址

10、， R4=字節(jié)地址，R5=字節(jié)數(shù)或頁面長度。 R1可以留作其他循環(huán)指針，R6、R7可以留作uS級(jí)延時(shí)。3.4 寫一字節(jié)數(shù)據(jù)到IC卡（WR_BYTE） SCLSDA D7 D6 D0 等待IC確認(rèn)在下列程序中，參數(shù)A表示源數(shù)據(jù)，R2表示字節(jié)位數(shù)。WR_BYTE： MOV R2，#08 ；一字節(jié)8位數(shù)據(jù) CLR SCL NOP NOP WR_BYTE1：RLC A ；帶進(jìn)位位左移，A.8->C MOV SDA，C ；SCL低電平時(shí)改變SDA上的數(shù)據(jù) NOP SETB SCL ；拉高SCL >=4.7uS把數(shù)據(jù)發(fā)送出去 NOP NOP CLR SCL NOP NOP DJNZ R2，WR

11、_BYTE1；依次發(fā)送A中的8位數(shù)據(jù) SETB SDA NOP NOP SETB SCL CLR F0 NOP NOP MOV C,SDA JC WR_BYTE2 SETB F0 ;判斷應(yīng)答位WR_BYTE2:NOP CLR SCL NOP RET 此子程序的主要作用是按照定義的時(shí)序，順序左移A中一字節(jié)8位數(shù)據(jù)，并通過引腳傳送出去。當(dāng)一字節(jié)發(fā)完后，等待IC卡發(fā)回的確認(rèn)信號(hào)。 3.5 從IC卡讀一字節(jié)（RD_BYTE） 從IC卡中讀一字節(jié)的源程序如下：SCLSDA D7 D6 D0 發(fā)停止?fàn)顟B(tài)RD_BYTE：MOV R2，#08 SETB SDA ；設(shè)備SDA為讀狀態(tài) CLR A ；清空A寄存器

12、NOPNOPRD_BTYE1：SETB SCL ;時(shí)鐘線為高，接收數(shù)據(jù)位 NOP NOP MOV C,SDA ;讀取一位數(shù)據(jù)到進(jìn)位位 RLC A ;左移數(shù)據(jù)到ACC.0 CLR SCL ;將SCL拉低，時(shí)間大于4.7us NOP NOP DJNZ R2，RD_BYTE1；依次讀出8位數(shù)據(jù)到A中 RET ；無應(yīng)答信號(hào)利用該程序可將讀出的數(shù)據(jù)存放在A中。需要注意的是：讀數(shù)據(jù)的器件不是通過確認(rèn)狀態(tài)來應(yīng)答的，而是隨后產(chǎn)生一個(gè)停止?fàn)顟B(tài)。 3.6 字節(jié)寫入模式寫單字節(jié)數(shù)據(jù)（WRITE_BYTE） 下列程序入口參數(shù)：R3=卡器件地址，R4= 目的字節(jié)地址， A= 待寫數(shù)據(jù) 出口參數(shù)：F0 作應(yīng)答位，F(xiàn)0=1

13、有應(yīng)答占用資源：A、R4、CY、F0發(fā)開始信號(hào)-寫卡器件地址-寫入字節(jié)地址-寫入單字節(jié)數(shù)據(jù)-發(fā)停止信號(hào)WRITE_BYTE：PUSH ACC ；保存A中的數(shù)據(jù)LCALL START_IC ；發(fā)開始信號(hào) MOV A，R3 ;寫入器件地址8位 LCALL WR_BYTE JNB F0,RETWRB ;無應(yīng)答則跳轉(zhuǎn)MOV A，R4 ； 寫入字節(jié)地址8位 LCALL WR_BYTE JNB F0,RETWRB ;無應(yīng)答則跳轉(zhuǎn)POP ACC ；恢復(fù)待寫的A中數(shù)據(jù) LCALL WR_BYTE ；寫入單字節(jié)數(shù)據(jù)LCALL STOP_IC ；發(fā)停止信號(hào)RETRETWRB: POP ACCLCALL STOP

14、RET在收到8位數(shù)據(jù)后，EEPROM將通過SDA來回送確認(rèn)信號(hào)，而傳送設(shè)備必須用停止?fàn)顟B(tài)來終止寫操作。這時(shí)，EEPROM將進(jìn)入一個(gè)內(nèi)時(shí)固定存貯器的寫入周期并且禁止在此其間的所有輸入，直到寫操作完成后才對(duì)通訊應(yīng)答。其寫入周期可自定義，最大為10ms。 3.7 頁面寫入模式寫多字節(jié)數(shù)據(jù)（WRITE_PAGE） 入口參數(shù)：R3=卡器件地址，R4= 目的字節(jié)地址，R5=頁面長度。R0=寫數(shù)據(jù)緩沖指針發(fā)開始信號(hào)-寫卡器件地址-寫頁面目的地址-連續(xù)寫(R5)個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)-發(fā)停止信號(hào)WRITE_PAGE：LCALL START_IC ；發(fā)開始信號(hào)MOV A，R3 ；寫卡器件地址LCALL WR_BYTEJNB

15、 F0, IWRNBYTEMOV A，R4 ；寫頁面目的地址LCALL WR_BYTE JNB F0, IWRNBYTEWRITE_PAGE1：MOV A，R0 ；連續(xù)寫(R5)個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)LCALL WR_BYTE JNB F0, IWRNBYTEINC R0DJNZ R5，WRITE_PAGE1 IWRNBYTE: LCALL STOP_IC ;發(fā)停止信號(hào)RET AT24C01/02可利用上述程序進(jìn)行8字節(jié)的頁面寫入，它的操作類似于寫字節(jié)。不同的是，它無需在第一個(gè)字節(jié)送出后以停止?fàn)顟B(tài)，不同在收到確認(rèn)信號(hào)后，再傳送7個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)碼，最后以停止?fàn)顟B(tài)來終止頁面寫序列。AT24C04/08/16的頁

16、面為16字節(jié)。3.8 立即性地址讀單字節(jié)模式（READ_BYTEC） 立即地址讀模式讀一字節(jié)數(shù)據(jù)的程序如下：入口參數(shù)：R3=卡器件地址，（字節(jié)源地址以芯片內(nèi)的當(dāng)前地址）出口數(shù)據(jù)：讀取數(shù)據(jù)ACC 開始信號(hào)-寫出讀卡器件-讀出默認(rèn)地址數(shù)據(jù)-發(fā)停止?fàn)顟B(tài)應(yīng)答READ_BYTEC：LCALL START_IC ；開始信號(hào)MOV A，R3 ；寫讀卡器件地址LCALL WR_BYTE JNB F0, RETRDBLCALL RD_BYTE ；讀出默認(rèn)地址數(shù)據(jù) LCALL MNACK ;讀完最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要發(fā)非應(yīng)答信號(hào)RETRDB : LCALL STOP_IC ；發(fā)停止?fàn)顟B(tài)應(yīng)答 RET 該程序執(zhí)行后，其

17、內(nèi)部數(shù)據(jù)字地址指針將保持在上次讀寫操作訪問的最后一個(gè)地址，并按1遞增且在芯片上電期間一直有效。只有當(dāng)?shù)刂窞轫撁娴淖钅r(shí)，下次訪問才滾動(dòng)到該頁面的首地址。 3.9 選擇性地址讀單字節(jié)模式（READ_BYTER） 在下列程序中，R3=卡器件地址，R4= 字節(jié)源地址出口數(shù)據(jù)：讀取數(shù)據(jù)ACC程序如下：開始信號(hào)-執(zhí)行空字節(jié)寫卡器件地址-寫入源地址-開始信號(hào)-寫卡器件地址-立即地址的數(shù)據(jù)讀出停止信號(hào)READ_BYTER：LCALL START_IC ；啟動(dòng)總線 MOV A，R3 ；執(zhí)行空字節(jié)寫卡器件地址 LCALL WR_BYTE JNB F0,READ_BYTE3MOV A，R4 ；寫入源字節(jié)地址LCA

18、LL WR_BYTELCALL START_IC ；重新啟動(dòng)總線MOV A，R3LCALL WR_BYTE ；寫卡器件地址 JNB F0,READ_BYTE3LCALL RD_BYTE ；立即地址數(shù)據(jù)讀出LCALL MNACK ;讀完最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要發(fā)非應(yīng)答信號(hào)READ_BYTE3: LCALL STOP_IC ；停止信號(hào)RET讀操作模式需要一個(gè)字節(jié)寫序列載入數(shù)據(jù)地址。在器件和數(shù)據(jù)地址寫入并得到確認(rèn)后，將再產(chǎn)生另一個(gè)開始條件，并送出讀操作器件的地址，同時(shí)激發(fā)一個(gè)立即地址讀取。 3.10 立即地址的連續(xù)讀取N個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（READ_BYTES）;功能：從卡器件的當(dāng)前立即字節(jié)地址開始讀取N個(gè)數(shù)據(jù)

19、入口參數(shù)： R3=卡器件地址，(字節(jié)源地址默認(rèn)當(dāng)前立即地址)，R5=N數(shù)據(jù)長度出口參數(shù)： R0=目的指針開始信號(hào)-寫出讀卡器件-（R5）個(gè)立即地址的數(shù)據(jù)讀出-停止信號(hào)READ_BYTES：LCALL START_IC ；開始信號(hào)MOV A，R3 ；寫出讀卡器件LCALL WR_BYTE JNB F0, BYTESRETREAD_BYS2：LCALL RD_BYTE ；連續(xù)立即地址的數(shù)據(jù)讀出MOV R0，A ；存放數(shù)據(jù)到目的地址 INC R0DJNZ R5，READ_BYS1 LCALL MNACK ;讀完最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要發(fā)非應(yīng)答信號(hào)BYTESRET: LCALL STOP_IC ；讀完N個(gè)字節(jié)后發(fā)停止信號(hào)RET READ_BYS1：LCALL ACK_IC ；收到數(shù)據(jù)后發(fā)確認(rèn)信號(hào)SJMP READ_BYS2其中連續(xù)讀取由