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x5043
X5045简介及其应用接口程序,电路
摘要:
X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程控制电路。
文中介绍了它的主要特点和工作原理,同时结合8051单片机给出了MPU与X5045的接口电路与相应的读写程序。
关键词:
看门狗;8051;微控制器;X5045
一、X5045,X5043中文概述
1.1
一般说明X5043/45把四种常用的能:
上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和块锁(Block LockM)保护串行EEPROM存储器组成在一个封装之内。
这种组合降低了系统成本、减少了电路板空间和增加了可靠性。
向器件加电时激活了上电复位电路,它保持RESET/RESET有效一段时间。
这可使电源和振荡器稳定,然后微处理器再执行代码。
看门狗定时器对微控制器提供了一个独立的保护机制。
当系统故障时,在可选的超时时间(time-outinterval)之后,器件将激活RESET/RESET信号,用户可以从三个预置的值中选择一个超时时间。
一旦选定,即使在断电后重启电源时也不会改变。
器件的低VCC检测电路,可以保护系统免受低电压之影响,当VCC降到最小VCC转换点以下时,系统复位。
复位一直持续到VCC回到正常工作电平并且稳定为止。
有5个工业标准的转换电压门限Vtrip可以选用,并且Xicor独特的电路允许对门限编程以满足用户的需要或者对高精度应用的精细调整的需要。
X5043/45的存储器部份是具有Xicor块锁保护的CMOS 4Kb串行EEPROM。
该阵列内部的组织是×8。
器件具有SPI接口的特性,其软件协议允许工作在一个简单四线总线上。
器件利用了Xicor公司专有的Direct WriteTM晶片,提供最小为1000000次擦写和最少为100年的数据保存期。
X5045,X5043引脚图:
X5045,X5043说明:
X5043,X5045应用电路:
X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。
这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。
X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。
当系统发生故障而超过设置时间时,电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应。
X5045提供了三个时间值供用户选择使用。
它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止。
X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口,共有4096个位,可以按512x8个字节来放置数据。
1引脚介绍
X5045的管脚排列如图1所示,它共有8个引脚,各引脚的功能如下:
CS:
电路选择端,低电平有效;
SO:
串行数据输出端;
SI:
串行数据输入端;
SCK:
串行时钟输入端;
WP:
写保护输入端,低电平有效;
RESET:
复位输出端;
VCC:
电源端;
VSS:
接地端。
2工作原理
2.1上电复位
向X5045加电时会激活其内部的上电复位电路,从而使RESET引脚有效。
该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。
当VCC超过器件的Vtrip门限值时,电路将在200ms(典型)延时后释放RESET以允许系统开始工作。
2.2低电压监视
工作时,X5045对VCC电平进行监测,若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时,系统即确认RESET,从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。
当RESET被确认后,该RESET信号将一直保持有效,直到电压跌到低于1V。
而当VCC返回并超过Vtrip达200ms时,系统重新开始工作。
2.3看门狗定时器
看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。
由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位,所以CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。
2.4重新设置VCC门限
X5045/45出厂时设置的标准VCC门限电压为Vtrip,但在应用时,如果标准值不恰当,用户可以重新调整。
2.5SPI串行存储器
器件存储器部分是带块锁保护的CMOS串行EEPROM阵列,阵列的内部组织是x8位。
X5045可提供最少为1000,000次擦写和100年的数据保存期,并具有串行外围接口(SPI)和软件协议的特点,允许工作在简单的四总线上。
X5045主要是通过一个8位的指令寄存器来控制器件的工作,其指令代码通过SI输入端(MSB在前)写入寄存器。
表1所列为X5045的指令格式及其操作。
2.6时钟和数据时序
当CS变低以后,SI线上的输入数据在SCK的第一个上升沿时被锁存。
而SO线上的数据则由SCK的下降沿输出。
用户可以停止时钟,然后再启动它,以便在它停止的地方恢复操作。
在整个工作期间,CS必须为低。
2.7状态寄存器
状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位。
控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。
状态寄存器的格式如下(缺省值为00H):
其中:
WIP(Write-In-Progress)位是易失性只读位,用于指明器件是否忙于内部非易失性写操作。
WIP位可用RDSR指令读出。
当该位为“1”时,表示非易失性写操作正在进行;为“0”时,表示没有进行写操作。
WEL(WriteEnableLatch)位用于指出“写使能”锁存的状态。
WEL=1时,表示锁存被设置;WEL=0表示锁存已复位。
WEL位是易失性只读位。
可以用WREN指令设置WEL位;用WRDI指令复位WEL位。
用BLO,BL1(BlockLock)位可设置块锁存保护的范围。
任何被块锁保护的存储器都只能读出不能写入。
这两个非易失性位可用WRSR指令来编程,并允许用户保护EEPROM阵列的1/4、1/2、全部或0。
参见表2。
WD0、WD1(WatchdogTimer)位用于选择看门狗的超时周期。
见表3。
当用CS选中器件后,送8位RDSR指令,并由CLK信号触发即可将状态寄存器的内容从SO线上读出。
而在写状态寄存器时,应先将CS拉低,然后送WREN指令,再拉高CS。
然后再次拉低CS,最后送入WREN指令及对应于状态寄存器内容的8位数据即可。
该操作由CS变高结束。
WEL位及WP引脚的状态对器件内的存储器及状态寄存器各部分保护的影响如表4所列。
3应用
利用X5045可以很方便地与各类CPU芯片进行连接。
它与8031的连接电路如图2所示。
其读/写的程序如下:
4结束语
本电路已在笔者设计的某产品中使用,效果令人十分满意。
实践证明,采用该电路的数据采集局域网系统的性能稳定可靠。
X5045电路具有的多功能、反应速度快、抗干扰能力强等特点在产品设计时表现的淋沥尽致。
可以说X5045是一种性能价格比较高的电路芯片,并可非常方便地与许多常用CPU系列器件接口,非常适用于智能仪器、实时控制、微型化等场合。
X5043的读操作包括读状态寄存器、读存储器阵列(即读数据)。
写操作包括写使能/写禁止、写状态寄存器、写存储器阵列(写数据)。
X5043的指令组如表1所示。
下面主要讲一下对单个数据的读写操作。
3.2.1 写一个字节操作
写操作之前必须写使能,即向X5043先发送数据(06H)。
首先将CS拉低,然后向器件输入WREN指令,在将CS拉高。
再次将CS拉低并输入WRITE指令,后面跟随8位地址,在后面需要写入的数据。
WRITE指令的位3是地址位A8,它选择是阵列的高半部分还是低半部分。
如果CS在WREN和WRITE之间没变为高,则WRITE指令被忽略。
写操作时序如图3所示。
在字节的最后一个位0写入后,CS必须被拉高。
如果它在其他时间拉高,写操作不完全。
在存储器写操作之后跟随一次非易失性写操作。
可以通过读状态寄存器的WIP位来判断非易失性写是否结束。
只有非易失性写结束之后才可以进行下次写操作。
值得注意的是McBSP在SPI模式下,只有数据发送的时候CLKX端才有时钟输出,FSX端才输出低电平的帧同步信号。
因为在发送写使能和写数据指令之间要求CS(即FSX)变高,所以DSP要分两次把数据送给X5043。
且这两次发送的字长不同(写使能一个字节,写数据三个字节),所以在发送之前需要重新配置McBSP。
3.2.2 读一个字节操作
当从E2PROM存储器阵列读数据时,首先CS通过FSX引脚拉低为低电平,然后送READ指令到器件,后面跟随8位地址,在后面就是发送8位无意义的数据(目的是为了继续产生时钟信号)。
发送结束后,所选地址中的数据从SO端移出到McBSP的数据接收引脚。
读操作时序如图4所示。
读操作和写操作一样,都是发送三个字节的数据,所以McBSP的串口字长要配置为24位。
读操作发出以后,通过查看SPCR1寄存器的RRDY位来判断接收数据是否完成,若RRDY为1,则读DRR寄存器获取数据。
3.3 值得注意的地方
无论是写使能/写禁止、写状态寄存器还是写数据,当McBSP相应数据发送结束后,McBSP的时钟和帧同步信号都将变为无效状态,这种无效状态要保持至少10μs之上(否则数据将无法正确写入),然后在读取X5043的状态寄存器,判断非易失性写是否结束,结束了才可以进行其他操作。
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