閃速存儲器AT29C040與單片機的接口設計

自1984年第一塊閃速存儲器問世以來，閃速存儲器就以其EPROM的可編程能力和EEPROM的電可擦除性能，以及在線電可改寫特性而得到了廣泛的應用和發展。隨著制造工藝和材料的改進，閃速存儲器比EPROM和EEPROM、SRAM及DRAM等存儲器的優勢越來越明顯。

Atmel公司于1998年推出了新一代大容量快閃存儲器AT29C040，由于它采用了Fowler-Nordheim隧道效應技術，使編程電流比第一代閃存降低了一個數量級。該芯片只需要+5V電源并支持分頁編程，此外，還具有硬件數據保護、軟件數據保護、數據查詢和自舉模塊等其他功能。根據筆者的使用情況，本文對AT29C040閃速存儲器的結構特點、使用方法等作了簡要介紹，并以筆者開發的某測試儀器為例說明AT29C040與單片機的接口及使用方法。

2 芯片簡介

2.1 芯片的結構與特點

（1）用5V單一電源供電，讀、寫操作使用同一電源，省去了一個12V的編程電源VPP ；

（2）編程前不需要附加的擦除操作，在編程期間，擦除操作會在芯片內部自動進行；

（4）扇區容量小，減少了寫數據時對系統內存資源的要求；

（5）軟件數據保護SDP（Software Data Protect）功能。為了避免人為疏忽或者系統上電、掉電等因素引起對閃速存儲器的誤寫操作， AT29C040設置了軟件數據保護功能。其原理是對閃速存儲器寫操作前，必須按一定順序送入三個字節的命令碼，然后才能寫入數據，否則數據不能被寫入。

2.2 芯片操作

2.2.1 讀寫操作

對AT29C040的讀操作非常簡單，類似于SRAM，不再贅述。這里主要討論一下對它進行寫操作的方法。首先在系統RAM區為AT29C040產生一個扇區的數據映像，即先將待寫入的數據放入 RAM中，接著送三字節的命令碼到AT29C040中；然后將事先放在RAM中的數據傳送到AT29C040指定的扇區中；最后還要等待閃速存儲器的寫周期時間（10ms），以便將數據寫入存儲器中。其“寫” 操作時序如圖所示。

在編程周期期間，如果讀取最后裝入的字節將使I/O7上出現所裝入數據的補碼，一旦編程周期結束，所有輸出線上的真數據有效，可以開始下一個編程周期。數據輪詢可以在編程周期的任何時刻開始，數據輪詢時序如圖3所示。圖中，各時間參數的含義分別是：tDH是數據保持時間； tOEH是OE信號保持時間；tWR 是寫信號恢復時間。

有關29C040芯片其他特性以及一些相關參數在其芯片手冊里有很詳細的說明，這里不再描述，下面就其應用作一介紹。

3 與單片機的接口

3.1 硬件設計

AT29C040和微處理器接口很簡便，和我們經常擴展的數據存儲器基本相似。稍微有所不同的是，由于它相當于8個普通的64k字節空間的 RAM，所以地址最高3位分別由3根處理器地址線來控制，訪問的范圍是0 0000～7 FFFF。接口如圖。

3.2 軟件設計

在掌握了該芯片的主要特性之后，對它的使用就比較簡單了。下面我們提供了16進制數0X45寫到29C040里的C語言程序。

#include

#include

void delay(unsigned int l_time);

void protect();

void select_segment(unsigned char seg);

unsigned char data cdat;

void write_data(unsigned int m_addr,unsigned int s_sector,unsigned int acount);

{

unsigned int data addraa,addrbb; /* addraa 為內存地址，addrbb 為29C020地址 */

unsigned int data i,j;

bit data flaga;

flaga=EA;

EA=0;

addraa=m_addr;

addrbb=s_sector*256;

for(j=acount;j>0;j--)

{

protect();

for(i=0;i256;i++)

{

P14=0;P13=1;

cdat=XBYTE[addraa];

select_segment(s_sector/256);

/*s_sector 是256的整數倍*/

XBYTE[addrbb]=cdat;

P14=0;P13=1;

addraa++;

addrbb++;

}

s_sector++;

delay(1000);

}

P14=0;P13=1;

EA=flaga;

}

/* 選擇 29C040 段地址(高位地址)，

seg 為段地址*/

void select_segment(unsigned char seg)

{

{

case 0: P1=0x00;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 000 00000-0ffff */

case 1: P1=0x01;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 001 10000-1ffff */

case 2: P1=0x02;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 010 20000-2ffff */

case 3: P1=0x03;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 011 30000-3ffff */

case 4: P1=0x04;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 100 40000-4ffff */

case 5: P1=0x05;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 101 50000-5ffff */

case 6: P1=0x06;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 110 60000-6ffff */

case 7: P1=0x07;_nop_(); break; /* 29c040 a18a17a16= 111 70000-7ffff */

}

}

void protect()

{

select_segment(0);/*必須寫到第0段*/

XBYTE[0x5555]=0xaa;

XBYTE[0x2aaa]=0x55;

XBYTE[0x5555]=0xa0;

P14=0;P13=1;

}

void delay(unsigned int l_time)/*寫完一個扇區后延時*/

{

unsigned int data lp;/* 4ms */

for(lp=0;lp

}

main()

{

unsigned int data i;

P14=0;P13=1;

for(i=0;i256;i++)

{XBYTE[0x0200+i]=0x45;}

write_data(0x0200,0,1);

delay(1000);

while(1);

}

4 結束語

AT29C040在單片機中的應用不僅能使用戶快速地實現所需功能，而且電擦除的方式為程序和數據的存儲和更新提供了方便，隨著閃速存儲器器件朝著容量越來越大、工作電壓越來越低、支持共同的接口標準的方向發展，閃速存儲器硬件接口和軟件設計將越來越容易。

參考文獻:

[1] 孫涵芳,徐愛卿.MCS51/96系列單片機原理及應用[M].北京:北京航空航天大學出版社，1988.

[2] 余永權.ATMEL FLASH 單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，1997.

[3] 竇振中. 單片機外圍器件實用手冊——存儲器分冊[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1998.

[4] AT29C040數據手冊.www.atmel.com.