來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：王文興 顏國(guó)正摘要：dataflash是atmel公司新推出的大容量串行flash存儲(chǔ)器產(chǎn)品，具有體積小、容量大、功耗低和硬件接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，非常易于構(gòu)成微型測(cè)量系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹此類(lèi)存儲(chǔ)器與單片機(jī)的接口，并給出實(shí)際的電路設(shè)計(jì)和軟件代碼示例。

關(guān)鍵詞：串行flash存儲(chǔ)器 接口 at45db161b

1 概述flash存儲(chǔ)器按其接口可分為串行和并行兩大類(lèi)。串行flash存儲(chǔ)器大多采用i2c接口或spi接口進(jìn)行讀寫(xiě)；與并行flash存儲(chǔ)器相比，所需引腳少、體積小、易于擴(kuò)展、與單片機(jī)或控制器連接簡(jiǎn)單、工作可靠，所以串行flash存儲(chǔ)器越來(lái)越多地用在各類(lèi)電子產(chǎn)品和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中。

dataflash是美國(guó)atmel公司新推出的大容量串行flash存儲(chǔ)器產(chǎn)品，采用nor技術(shù)制造，可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序代碼，其產(chǎn)品型號(hào)為at45dbxxxx。此系列存儲(chǔ)器容量較大，從1mb～256mb；封裝尺寸小，最小封裝型式（cbga）尺寸為6mm×8mm；采用spi接口進(jìn)行讀寫(xiě)，硬件連線少；內(nèi)部頁(yè)面尺寸較小，8mb容量的頁(yè)面尺寸為264字節(jié)，16mb和32mb容量的頁(yè)面尺寸為512字節(jié)，64mb容量的頁(yè)面尺寸為1056字節(jié)，128mb容量和256mb容量的頁(yè)面尺寸為2112字節(jié)。另外，at45dbxxxx系列存儲(chǔ)器內(nèi)部集成了兩個(gè)與主存頁(yè)面相同大小的sram緩存，極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)過(guò)程。此外，at45dbxxxx系列存儲(chǔ)器工作電壓較低，只需2.7～3.6v；整個(gè)芯片的功耗也較小，典型的讀取電流為4ma，待機(jī)電流僅為2μa。所有這些特點(diǎn)使得此系列存儲(chǔ)器非常適合于構(gòu)成微型、低功耗的測(cè)控系統(tǒng)。筆者就使用at45db161b存儲(chǔ)器和pic16lc73b單片機(jī)及微型壓力傳感器構(gòu)成了用兩片紐扣電池驅(qū)動(dòng)的微型壓力測(cè)量裝置，其外形尺寸僅為φ10mm×20mm。

2 芯片簡(jiǎn)介2.1 引腳排列和功能

at45db161b為dataflash系列中的中檔產(chǎn)品，單片容量為16mb。其引腳排列如圖1所示，引腳功能如表1所列。

表1 at45db161b引腳功能

引腳名稱(chēng)

功能描述

cs

片選

sck

串行時(shí)鐘

si

串行輸入

so

串行輸出

wp

頁(yè)面寫(xiě)保護(hù)

reset

復(fù)位

rdy/busy

準(zhǔn)備好/忙

nc

未使用2.2 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

at45db161b的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分：存儲(chǔ)器頁(yè)陣列（主存）、緩存與i/o接口。at45db161b的存儲(chǔ)頁(yè)面大小為528字節(jié)，整個(gè)存儲(chǔ)器共分為4096頁(yè)，片內(nèi)集成了兩個(gè)528字節(jié)的sram緩存，內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 存儲(chǔ)器讀寫(xiě)接口3.1 spi接口及操作模式

at45db161b存儲(chǔ)器采用spi接口進(jìn)行讀寫(xiě)。spi接口是一種通用串行接口總線，字長(zhǎng)為8位，用來(lái)與外部設(shè)備（例如eeprom、a/d轉(zhuǎn)換器等）進(jìn)行通信。spi接口利用sck、si和so三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)。其中，sck為時(shí)鐘信號(hào)，si和so為數(shù)據(jù)輸入和輸出線。at45db161b的sck引腳的時(shí)鐘信號(hào)必須由外部單片機(jī)或控制器輸入，讀/寫(xiě)命令字由si引腳輸入，數(shù)據(jù)由so引腳輸出。

spi接口共有四種操作模式，分別為0、1、2和3。spi操作模式?jīng)Q定了設(shè)備接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)鐘相位和極性，即決定了時(shí)鐘信號(hào)的上升和下降沿與數(shù)據(jù)流行方向之間的關(guān)系，如圖3所示。

dataflash系列存儲(chǔ)器僅支持使用得最為廣泛的spi模式0和3。在這兩種模式下，sck信號(hào)的上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)輸入，下降沿觸發(fā)數(shù)據(jù)輸出。二者的區(qū)別是sck信號(hào)的起始電平不同。

3.2 存儲(chǔ)器命令接口與狀態(tài)機(jī)

除了基本存儲(chǔ)單元外，dataflash系列存儲(chǔ)器內(nèi)部還包括命令用戶接口cui（command user interface）和狀態(tài)機(jī)。cui接收用戶軟件的操作命令，將其翻譯成狀態(tài)機(jī)內(nèi)部操作碼并進(jìn)行命令的有效性檢驗(yàn)。狀態(tài)機(jī)控制存儲(chǔ)器所有的內(nèi)部操作，包含一個(gè)8位的狀態(tài)寄存器（status register），用來(lái)指示設(shè)備的操作狀態(tài)。向存儲(chǔ)器輸入讀狀態(tài)寄存器命令可將狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)從最高位開(kāi)始依次讀出。狀態(tài)寄存器各位的意義如表2所列。

表2 狀態(tài)寄存器各位定義

位7

位6

位5

位4

位3

準(zhǔn)備好/忙

比較

容 量

位2

位1

位0

將來(lái)使用3.3 存儲(chǔ)器操作命令及其模式

為了使存儲(chǔ)器進(jìn)行所需的操作，例如讀、寫(xiě)、擦除等，必須從si引腳輸入相應(yīng)的操作命令，然后從so或si引腳讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。除讀狀態(tài)寄存器命令外，所有的命令格式為：1字節(jié)操作碼+3字節(jié)地址碼。操作碼指