單片機內(nèi)部EEPROM的讀寫原理及驅(qū)動程序編寫

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18.1內(nèi)部E2PROM簡介

（單片機）在運行時數(shù)據(jù)均存儲在內(nèi)部（RAM）(隨機存儲器)中，在掉電時無法保存數(shù)據(jù)。前面提到過可以通過增加外部存儲器AT24C01（芯片）的方式解決，但因為需要增加外部電路，性價比并不高，因此不（推薦）該方法。STC89C51、52內(nèi)部都自帶有2K字節(jié)的E2PROM。可通過對STC單片機內(nèi)部的E2PROM（編程）來實現(xiàn)，這樣節(jié)省了片外資源，使用也比較方便。

STC單片機內(nèi)部的E2PROM并不是真正的E2PROM，而是用DATAFLASH（模擬）出來的，因此操作方法與普通E2PROM不同。STC單片機內(nèi)部的E2PROM采用的是IAP(在應用編程)技術(shù)實現(xiàn)讀寫操作，擦寫次數(shù)可達100，000次以上。所謂IAP指程序在運行時程序存儲器可有程序本身進行擦寫。IAP是相對ISP而言的，下面進行詳細的分析。

18.2ISP和IAP區(qū)別

ISP：InSystemProgramable是指在系統(tǒng)編程，通俗的講，就是片子已經(jīng)焊板子上，不用取下，就可以簡單而方便地對其進行編程。比如我們通過（電腦）給STC單片機（下載）程序。

IAP：InAppl（ic）ationProgramable是指在應用編程，就是片子提供一系列的機制(（硬件）/軟件上的)當片子在運行程序的時候可以提供一種改變存儲器數(shù)據(jù)的方法。通俗點講，也就是說程序自己可以往程序存儲器里寫數(shù)據(jù)或修改程序。這種方式的典型應用就是用一小段代碼來實現(xiàn)程序的下載，實際上單片機的ISP功能就是通過IAP技術(shù)來實現(xiàn)的，即片子在出廠前就已經(jīng)有一段小的boot程序在里面，片子上電后，開始運行這段程序，當（檢測）到（上位機）有下載要求時，便和上位機（通信），然后下載程序到程序存儲區(qū)。

以STC89C52為例進行分析，存儲空間包括8KBflash程序存儲空間、512BRAM數(shù)據(jù)存儲空間、2KBE2PROM存儲空間。在51單片機中采用的是數(shù)據(jù)和程序存儲地址空間并行的哈佛結(jié)構(gòu)，地址分配如下所示：

8KBflash地址：0——1FFFH

512BRAM地址：0——0200H

2KBE2PROM地址：2000H——27FFH

ISP操作對象為8KBflash，IAP的操作對象為2KBE2PROM，IAP不能對flash進行讀寫操作。IAP在讀寫操作的結(jié)果為，將要寫入的值與E2PROM中原來的值進行與操作然后將結(jié)果存入。例如在地址2000H處第一次成功寫入11010110，第二次寫入00111010，讀出的結(jié)果將會是這兩個結(jié)果的相與0010010，因此如果寫入數(shù)據(jù)前該處數(shù)據(jù)不為FFH,那么寫入的數(shù)據(jù)將會不正確。IAP的擦除操作的功能就是將數(shù)據(jù)變?yōu)镕FH，但擦除操作是以扇區(qū)為基本操作單位的，STC89C52的E2PROM扇區(qū)地址安排如下表所示。每個扇區(qū)的大小為512B。

數(shù)據(jù)存儲操作按照以下步驟進行：

1.寫操作之前先將對應扇區(qū)的有效數(shù)據(jù)讀取到RAM中暫存（這步不是必須的）；

2.對整個扇區(qū)進行擦除操作，擦除后該扇區(qū)的數(shù)據(jù)均為FFH；

3.將要寫入的字節(jié)寫入；

4.將暫存的數(shù)據(jù)寫入；

STC單片機IAP程序操作步驟如下：

1.配置ISP_CONTR（寄存器），使能第7位ISPEN，讓ISP_IAP功能生效，并配置低三位的等待時間；

2.寫指令：讀/寫/擦除，3個命令；

3.賦值ISP_（AD）DRH和ISP_ADDRL的地址值，分別為所要操作位置的地址高低位；

4.關(guān)閉總中斷EA，因為下面要寫的2個觸發(fā)指令必須是連續(xù)操作；

5.執(zhí)行ISP_IAP觸發(fā)指令，觸發(fā)后才能進行讀寫；

6.打開總中斷EA，關(guān)閉ISP_IAP功能，清除相關(guān)寄存器。

IAP及E2PROM新增特殊功能寄存器如下圖所示：

1.ISP_DATA：ISP/IAP數(shù)據(jù)寄存器

ISP/IAP操作時的數(shù)據(jù)存儲器，ISP/IAP從Flash讀出來的數(shù)據(jù)存放在此處，向Flash寫的數(shù)據(jù)也需要放在此處。

2.ISP_ADDRH/ISP_ADDRL：ISP/IAP地址寄存器

分別為地址的高、低八位，復位值為0x0000。

3.ISP_CMD：ISP/IAP命令寄存器

MS1MS0=00

待機模式，無數(shù)據(jù)讀寫操作；

MS1MS0=01

從應用程序區(qū)對”DataFlash/E2PROM區(qū)”進行字節(jié)讀命令

MS1MS0=10

從應用程序區(qū)對”DataFlash/E2PROM區(qū)”進行字節(jié)寫命令

MS1MS0=11

從應用程序區(qū)對”DataFlash/E2PROM區(qū)”進行扇區(qū)擦除命令

4.ISP_TRIG：ISP/IAP命令觸發(fā)寄存器

在ISPEN（ISP_CONTR.7）=1時，對ISP_TRIG先寫入0x46，再寫入0xB9，ISP/IAP功能才會生效。

5.ISP_CONTR：ISP/IAP控制寄存器

ISPEN：ISP/IAP功能允許位。ISPEN=0，禁止ISP/IAP讀、寫、擦除操作。ISPEN=1，允許ISP/IAP讀、寫、擦除操作。

SWBS：0表示，軟件從應用程序區(qū)啟動，1表示，從系統(tǒng)ISP監(jiān)控程序區(qū)啟動。需與SW（RS）T配合使用。

SWRST：0不操作，1表示產(chǎn)生軟件系統(tǒng)復位，硬件自動復位。

SWBS=1，SWRST=1時，表示在應用程序區(qū)軟件復位并從系統(tǒng)ISP監(jiān)控程序區(qū)開始執(zhí)行程序。SWBS=0，SWRST=1時，表示在應用程序區(qū)軟件復位并從應用程序區(qū)開始處執(zhí)行程序。

B2~B0表示在讀、寫、擦除操作過程中（CPU）插入的等待時間，推薦選擇如下所示。

18.3E2PROM驅(qū)動函數(shù)編寫

前面已經(jīng)講解了與內(nèi)部E2PROM有關(guān)的6個寄存器的功能，下面我們結(jié)合這些寄存器編寫驅(qū)動函數(shù)，因為在正常的reg52.h中并沒有對上述6個特殊功能寄存器進行聲明，所以首先得進行聲明以及名字字節(jié)定義，如下代碼所示：

/****************特殊功能寄存器聲明****************/sfrISP_DATA=0xE2;sfrISP_ADDRH=0xE3;sfrISP_ADDRL=0xE4;sfrISP_CMD=0xE5;sfrISP_TRIG=0xE6;sfrISP_CONTR=0xE7;/******************定義命令字節(jié)******************/#defineread_cmd0x01//讀命令#definewirte_cmd0x02//寫命令#defineerase_cmd0x03//擦除命令/****定義操作等待時間以及允許IAP操作*******/#defineenable_w（ai）t（Ti）me0x82//系統(tǒng)工作（時鐘）接下來兩個函數(shù)分別為關(guān)閉、開啟ISP/IAP功能函數(shù)，以便后續(xù)調(diào)用，如下所示：

voidISP_IAP_disable(void)//關(guān)閉ISP_IAP{EA=1;//恢復中斷ISP_CONTR=0x00;ISP_CMD=0x00;ISP_TRIG=0x00;}voidISP_IAP_trigger()//開啟{EA=0;//下面的2條指令必須連續(xù)執(zhí)行,故關(guān)中斷ISP_TRIG=0x46;//送觸發(fā)命令字0x46ISP_TRIG=0xB9;//送觸發(fā)命令字0xB9}如上所示，在開啟功能也成為功能觸發(fā)函數(shù)時需要關(guān)閉系統(tǒng)中斷EA，保證命令字0x46、0xB9被連續(xù)寫入。單片機對E2PROM的操作包括讀、寫以及擦除，讀數(shù)據(jù)操作步驟如下所示：

1.清零數(shù)據(jù)寄存器ISP_DATA，這一步不是必須的；

2.向寄存器ISP_CMD寫入讀數(shù)據(jù)命令；

3.允許ISP/IAP，并給出操作等待時間；

4.發(fā)送要讀取的目標數(shù)據(jù)的存儲地址；

5.開啟ISP/IAP功能；

6.讀出ISP_DATA中的數(shù)據(jù)并保存；

7.關(guān)閉ISP/IAP功能；

上面講解的是讀取單個字節(jié)的步驟，如需讀取多個字節(jié)的數(shù)據(jù)只需重復第4到第6步，讀數(shù)據(jù)函數(shù)如下所示：

voidISP_IAP_readData(uintbeginAddr,uchar*pBuf,uintdataSize)//讀取數(shù)據(jù){ISP_DATA=0;//清零,不清也可以ISP_CMD=read_cmd;//指令:讀取ISP_CONTR=enable_waitTime;//開啟ISP_IAP，并送等待時間while(dataSize--)//循環(huán)讀取{ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字節(jié)ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)beginAddr++;//地址++*pBuf++=ISP_DATA;//將數(shù)據(jù)保存到接收緩沖區(qū)}ISP_IAP_disable();//關(guān)閉ISP_IAP功能}寫數(shù)據(jù)函數(shù)與讀數(shù)據(jù)函數(shù)類似，如下所示：

voidISP_IAP_wri（te）Data(uintbeginAddr,uchar*pDat,uintdataSize)//寫數(shù)據(jù){ISP_CONTR=enable_waitTime;//開啟ISP_IAP，并送等待時間ISP_CMD=wirte_cmd;//送字節(jié)編程命令字while(dataSize--){ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字節(jié)ISP_DATA=*pDat++;//送數(shù)據(jù)beginAddr++;ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)}ISP_IAP_disable();//關(guān)閉}擦除扇區(qū)函數(shù)如下所示：

voidISP_IAP_sectorErase(uintsectorAddr)//扇區(qū)擦除{ISP_CONTR=enable_waitTime;//開啟ISP_IAP;并送等待時間ISP_CMD=erase_cmd;//送扇區(qū)擦除命令字ISP_ADDRH=(uchar)(sectorAddr>>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(sectorAddr//送地址低字節(jié)ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)ISP_IAP_disable();//關(guān)閉ISP_IAP功能}值得注意的是：在擦除扇區(qū)函數(shù)中，地址只需在該扇區(qū)范圍內(nèi)即可，不要求發(fā)送該扇區(qū)的首地址。到此我們編寫完成了所有函數(shù)，因此將函整合到完整的驅(qū)動代碼中。"Drive_Eep（rom）.h"代碼如下：

#ifndef__Eeprom_H__#define__Eeprom_H__externvoidISP_IAP_disable(void);//關(guān)閉ISP_IAPexternvoidISP_IAP_trigger();//觸發(fā)externvoidISP_IAP_readData(unsignedintbeginAddr,unsignedchar*pBuf,unsignedintdataSize);//讀取數(shù)據(jù)externvoidISP_IAP_writeData(unsignedintbeginAddr,unsignedchar*pDat,unsignedintdataSize);//寫數(shù)據(jù)externvoidISP_IAP_sectorErase(unsignedintsectorAddr);//扇區(qū)擦除#endif"Drive_Eeprom.c"代碼如下：

#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar/****************特殊功能寄存器聲明****************/sfrISP_DATA=0xE2;sfrISP_ADDRH=0xE3;sfrISP_ADDRL=0xE4;sfrISP_CMD=0xE5;sfrISP_TRIG=0xE6;sfrISP_CONTR=0xE7;/******************定義命令字節(jié)******************/#defineread_cmd0x01//讀命令#definewirte_cmd0x02//寫命令#defineerase_cmd0x03//擦除命令/****定義操作等待時間以及允許IAP操作*******/#defineenable_waitTime0x82//系統(tǒng)工作時鐘>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字節(jié)ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)beginAddr++;//地址++*pBuf++=ISP_DATA;//將數(shù)據(jù)保存到接收緩沖區(qū)}ISP_IAP_disable();//關(guān)閉ISP_IAP功能}voidISP_IAP_writeData(uintbeginAddr,uchar*pDat,uintdataSize)//寫數(shù)據(jù){ISP_CONTR=enable_waitTime;//開啟ISP_IAP，并送等待時間ISP_CMD=wirte_cmd;//送字節(jié)編程命令字while(dataSize--){ISP_ADDRH=(uchar)(beginAddr>>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(beginAddr//送地址低字節(jié)ISP_DATA=*pDat++;//送數(shù)據(jù)beginAddr++;ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)}ISP_IAP_disable();//關(guān)閉}voidISP_IAP_sectorErase(uintsectorAddr)//扇區(qū)擦除{ISP_CONTR=enable_waitTime;//開啟ISP_IAP;并送等待時間ISP_CMD=erase_cmd;//送扇區(qū)擦除命令字ISP_ADDRH=(uchar)(sectorAddr>>8);//送地址高字節(jié)ISP_ADDRL=(uchar)(sectorAddr//送地址低字節(jié)ISP_IAP_trigger();//觸發(fā)ISP_IAP_disable();//關(guān)閉ISP_IAP功能}18.4E2PROM應用

下面我們下一個小的應用程序來驗證我們驅(qū)動函數(shù)，函數(shù)實現(xiàn)的功能為記錄開發(fā)板上電的次數(shù)。并把上電的次數(shù)，顯示到1602液晶顯示器上，主函數(shù)如下圖所示：

#include#include"