串行E2PROM按總線形式分為三種，即I2C總線、Microwire總線及SPI總線三種。本文將以Microchip公司的產(chǎn)品為例對(duì)以上三種串行E2PROM進(jìn)行介紹。

一、I2C總線型
I2C總線，是INTER INTEGRATED CIRCUIT 
BUS的縮寫(xiě)，即“內(nèi)部集成電路總線”。I2C總線采用時(shí)鐘(SCL)和數(shù)據(jù)(SDA)兩根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口十分簡(jiǎn)單。Microchip公司的24XX系列串行E2PROM存儲(chǔ)容量從128位(16×8)至256k位(32k×8)，采用I2C總線結(jié)構(gòu)。24XX中，XX為電源電壓范圍。

1�币�腳
圖1是24AA00/24LC00/24C00型128位I2C總線串行E2PROM的引腳圖。
SDA是串行數(shù)據(jù)腳。該腳為雙向腳，漏極開(kāi)路，用于地址、數(shù)據(jù)的輸入和數(shù)據(jù)的輸出，使用時(shí)需加上拉電阻。
SCL是時(shí)鐘腳。該腳為器件數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐�步時(shí)鐘信號(hào)。
SDA和SCL腳均為施密特觸發(fā)輸入，并有濾波電路，可有效抑制噪聲尖峰信號(hào)，保證在總線噪聲嚴(yán)重時(shí)器件仍能正常工作。
在單片機(jī)系統(tǒng)中，總線受單片機(jī)控制。單片機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘(SCL)，控制總線的存取，發(fā)送STRAT和STOP信號(hào)。

2�笨偩�協(xié)議
僅當(dāng)總線不忙(數(shù)據(jù)和時(shí)鐘均保持高電平)時(shí)方能啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸期間，時(shí)鐘(SCL)為高電平時(shí)數(shù)據(jù)(SDA)必須保持不變。在SCL為高電平時(shí)數(shù)據(jù)線(SDA)從高電平跳變到低電平，為開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸(START)的條件，開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸條件后所有的命令有效；SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)(SDA)從低電平跳變到高電平，為停止數(shù)據(jù)傳輸(STOP)的條件，停止數(shù)據(jù)傳輸條件后所有的操作結(jié)束。開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸START后、停止數(shù)據(jù)傳輸STOP前，SCL高電平期間，SDA上為有效數(shù)據(jù)。字節(jié)寫(xiě)入時(shí)，每寫(xiě)完一個(gè)字節(jié)，送一位傳送結(jié)束信號(hào)ACK，直至STOP；讀出時(shí)，每讀完一個(gè)字節(jié)，送一位傳送結(jié)束信號(hào)ACK，但STOP前一位結(jié)束時(shí)不送ACK信號(hào)。

    3�逼骷�尋址
START后，單片機(jī)發(fā)送一個(gè)控制字，該控制字包括Start位(S)、受控地址(7位，對(duì)24XX00來(lái)說(shuō)前四位為1010，后三位無(wú)關(guān)系)、讀寫(xiě)(R/W)選擇位(“1”為讀，“0”為寫(xiě))及傳送結(jié)束位ACK。24XX00的控制字格式如下：
S 1 0 1 0 X X X R/W ACK
24XX00隨時(shí)監(jiān)視總線上是否為有效地址，若受控地址正確且器件未處在編程方式下，則產(chǎn)生傳送結(jié)束位ACK。

4�睂�(xiě)操作
單片機(jī)送出開(kāi)始信號(hào)后，接著送器件碼(7位)、R/W位，表示ACK位后面為待寫(xiě)入數(shù)據(jù)字節(jié)的字地址和待寫(xiě)入數(shù)據(jù)字節(jié)，然后結(jié)束一個(gè)字節(jié)的寫(xiě)入。即S＋寫(xiě)控制字(R/W位為＋ACK＋字地址＋ACK＋寫(xiě)入數(shù)據(jù)＋ACK＋STOP。

    5�弊x操作
讀操作有三種，讀當(dāng)前地址的內(nèi)容、讀指定地址的內(nèi)容、讀指定起始地址后的若干字節(jié)的內(nèi)容。
讀當(dāng)前地址的內(nèi)容為：S＋讀控制字(R/W位為＋ACK＋讀出數(shù)據(jù)＋no ACK＋STOP
讀指定地址的內(nèi)容為：S＋寫(xiě)控制字(R/W位為＋ACK＋寫(xiě)入數(shù)據(jù)＋ACK＋讀控制字(R/W位為＋ACK＋讀出數(shù)據(jù)＋no 
ACK＋STOP
讀指定起始地址后的若干字節(jié)的內(nèi)容為：S＋寫(xiě)控制字(R/W位為＋ACK＋寫(xiě)入數(shù)據(jù)＋ACK＋讀控制字(R/W位為＋ACK＋讀出數(shù)據(jù)(1)＋ACK＋……＋讀出數(shù)據(jù)(n＋x)＋noACK＋STOP
24XX系列串行E2PROM存儲(chǔ)芯片與單片機(jī)硬件接口只有SCL和SDA兩根線，非常簡(jiǎn)單。 

二、Microwire總線型
    Microwire總線采用時(shí)鐘(CLK)、數(shù)據(jù)輸入(DI)、數(shù)據(jù)輸出(DO)三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口簡(jiǎn)單。Microchip公司的93XXX系列串行E2PROM存儲(chǔ)容量從1k bit(×8/×16)至16k bit(×8/×16)，采用Microwire總線結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)，是理想的低功耗非易失性存儲(chǔ)器器件。

1�币�腳
93XX系列串行E2PROM的產(chǎn)品很多，附圖是93AA46型1k 1.8V Microwire總線串行E2PROM的引腳圖。
CS是片選輸入，高電平有效。CS端低電平，93AA46為休眠狀態(tài)。但若在一個(gè)編程周期啟動(dòng)后，CS由高變低，93AA46將在該編程周期完成后立即進(jìn)入休眠狀態(tài)。在連續(xù)指令與連續(xù)指令之間，CS必須有不小于250ns（TCSL)的低電平保持時(shí)間，使之復(fù)位(RESET)，芯片在CS為低電平期間，保持復(fù)位狀態(tài)。 CLK是同步時(shí)鐘輸入，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)與CLK上升沿同步。對(duì)于自動(dòng)定時(shí)寫(xiě)周期不需要CLK信號(hào)。 DI是串行數(shù)據(jù)輸入，接受來(lái)自單片機(jī)的命令、地址和數(shù)據(jù)。 DO是串行數(shù)據(jù)輸出，在DO端需加上拉電阻。ORG是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇輸入，當(dāng)ORG為高電平時(shí)選×16結(jié)構(gòu)，ORG為低電平時(shí)選×8結(jié)構(gòu)。

2�惫ぷ髂Ｊ�
根據(jù)單片機(jī)的不同命令，93AA46有7種不同的工作模式，附表給出在ORG=1(×16結(jié)構(gòu))時(shí)的命令集(表中“S”為Start位)。ORG=0(×8結(jié)構(gòu))，除在地址前加A6位或在地址后加一位“X”外，其余與附表相同。 除了讀數(shù)據(jù)或編程操作期間檢查READY/BUSY狀態(tài)時(shí)外，DO腳均為高阻狀。在擦除/寫(xiě)入過(guò)程中，DO為高電平表示“忙”，低電平表示“準(zhǔn)備好”。在CS下降沿到來(lái)時(shí)，DO進(jìn)入高阻態(tài)。若在寫(xiě)入和擦除轉(zhuǎn)換期間，CS保持高電平，則DO端的狀態(tài)信號(hào)無(wú)效。

3�惫δ�
START(起始)條件 CS和DI均為高電平后CLK的第一個(gè)上升沿，確定為START。若緊隨START條件后DI端輸入滿足7種工作模式中的一種所需的命令碼、地址及數(shù)據(jù)位的組合，指令將被執(zhí)行。執(zhí)行完一條指令后，未檢測(cè)到新的START條件，DI、CLK信號(hào)不起作用。數(shù)據(jù)保護(hù) 上電時(shí)，Vcc未升到1��4V前，所有操作方式均被禁止。掉電時(shí)，一旦Vcc低于1��4V，源數(shù)據(jù)保護(hù)電路啟動(dòng)，所有操作方式均被禁止。芯片上電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入擦寫(xiě)禁止?fàn)顟B(tài)，保護(hù)芯片不被誤擦寫(xiě)。EWEN命令也可以防止誤擦寫(xiě)，詳見(jiàn)擦寫(xiě)禁止和擦寫(xiě)使能。 讀操作READ 當(dāng)CS為高電平時(shí)，芯片在收到讀命令和地址后，從DO端串行輸出指定單元的內(nèi)容(高位在前)。寫(xiě)操作WRITE 當(dāng)CS為高電平時(shí)，芯片收到寫(xiě)命令和地址后，從DI端接收串行輸入16位或8位數(shù)據(jù)(高位在前)。在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿到來(lái)前將CS端置為(低電平保持時(shí)間不小于250ns)，再將CS恢復(fù)為"1"，寫(xiě)操作啟動(dòng)。此時(shí)DO端由“1”變成“0”，表示芯片處于寫(xiě)操作的“忙”狀態(tài)。芯片在寫(xiě)入數(shù)據(jù)前，會(huì)自動(dòng)擦除待寫(xiě)入單元的內(nèi)容，當(dāng)寫(xiě)操作完成后，DO端變成“1”，表示芯片處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)，可以接受新命令。

擦寫(xiě)禁止和擦寫(xiě)使能(EWDS/EWEN) 芯片收到EWDS命令后進(jìn)入擦寫(xiě)禁止?fàn)顟B(tài)，不允許對(duì)芯片進(jìn)行任何擦或?qū)懖僮�，芯片上電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入擦寫(xiě)禁止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，若想對(duì)芯片進(jìn)行擦寫(xiě)操作，必須先發(fā)EWEN命令，因而防止了干擾或其它原因引起的誤操作。芯片接受到EWEN命令后，進(jìn)入擦寫(xiě)允許狀態(tài)，允許對(duì)芯片進(jìn)行擦或?qū)懖僮鳌ＷxREAD命令不受EWDS和EWEN的影響。
擦除、片擦除、片寫(xiě)入操作(ERASE/ERAL/WRAL) 擦除ERASE指令擦除指定地址的內(nèi)容，擦除后該地址的內(nèi)容為“1”；片擦除ERAL指令擦除整個(gè)芯片的內(nèi)容，擦除后芯片所有地址的內(nèi)容均為“1”；片寫(xiě)WRAL命令將特定內(nèi)容整片寫(xiě)入。片擦除和片寫(xiě)入時(shí)，在接受完命令和數(shù)據(jù)，CS從“1”變成“0”再恢復(fù)為“1”(低電平保持時(shí)間不小于250ns)后，片擦除或片寫(xiě)入啟動(dòng)，擦除、寫(xiě)入均為自動(dòng)定時(shí)方式。自動(dòng)定時(shí)方式下不需要CLK時(shí)鐘。
93AA46與單片機(jī)的接口電路及數(shù)據(jù)傳輸程序此處不再一一寫(xiě)出。 

內(nèi)容:Serial Peripheral Interface)總線，即“串行外圍設(shè)備接口總線”。Microchip公司的25XX系列串行E2PROM采用簡(jiǎn)單的SPI兼容串行總線結(jié)構(gòu)，用時(shí)鐘(SCK)、數(shù)據(jù)輸入(SI)、數(shù)據(jù)輸出(SO)三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，片選信號(hào)(CS)控制器件的選通。當(dāng)今流行的帶SPI口的微控制器，如Microchip公司的PIC16C6X/7X微控制器等，均可與25AA040直接接口。片內(nèi)無(wú)SPI口的微控制器，也可用普通I/O口通過(guò)軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)與25XX040間的接口。25XX系列采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)，是理想的低功耗非易失性存儲(chǔ)器器件。

25XX系列串行E2PROM存儲(chǔ)容量從4k位(512×8)至64k位(8k×8)，附圖是25AA040型4k位SPI總線串行E2PROM的引腳圖。

1�币�腳說(shuō)明
CS是片選輸入腳，低電平有效。CS端為高電平，25AA040處于休眠狀態(tài)。CS的變化不影響已經(jīng)初始化或正在處理的編程的完成。也就是說(shuō)若在一個(gè)編程周期啟動(dòng)后，CS由低變高，25AA040將在該編程周期完成后立即進(jìn)入休眠狀態(tài)。一旦CS為高電平，SO引腳立即變成高阻態(tài)，允許多器件共用SPI總線。在有效的寫(xiě)入序列輸入后CS端由低轉(zhuǎn)高，啟動(dòng)對(duì)內(nèi)部的寫(xiě)序列。上電后，CS端要先加低電平對(duì)所有操作序列初始化。
SCK是同步時(shí)鐘輸入腳。來(lái)自SI腳的地址或數(shù)據(jù)在SCK的上升沿被鎖存，SO腳的數(shù)據(jù)在SCK的下降沿時(shí)輸出。
SI是串行數(shù)據(jù)輸入腳，接受來(lái)自單片機(jī)的命令、地址和數(shù)據(jù)。
SO是串行數(shù)據(jù)輸出腳，在讀周期，輸出E2PROM存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。
WP是寫(xiě)保護(hù)輸入腳。WP為低電平時(shí)禁止對(duì)存儲(chǔ)陣列或狀態(tài)寄存器的寫(xiě)操作，其它操作功能正常；WP為高電平，非易失性寫(xiě)在內(nèi)的所有功能都正常。任何時(shí)候?qū)�WP置為低電平都將復(fù)位寫(xiě)允許鎖存器。若一次內(nèi)部寫(xiě)已經(jīng)開(kāi)始，WP置成低電平不影響這次寫(xiě)。
HOLD是保持輸入腳，低電平有效，用于在數(shù)據(jù)傳送中途暫停向25AA040傳送。不用暫停功能時(shí)，HOLD必須保持高電平。芯片被選中，正在串行傳送時(shí)，可將HOLD置為低電平，暫停進(jìn)一步的傳送。方法是在SCK為低電平時(shí)，將HOLD引腳變成低電平，不然在下一個(gè)SCK由高轉(zhuǎn)低前不能暫停傳送。此間，CS必須保持低電平。25AA040處于暫停時(shí)，SI、SO、SCK腳均為高阻態(tài)。要恢復(fù)串行傳送，必須在SCK為低電平時(shí)將HOLD置為高電平。任何時(shí)候只要HOLD為低電平，SO腳將處于高阻態(tài)。

2�惫ぷ髟�理
25XX040片內(nèi)有一個(gè)8位指令寄存器，指令通過(guò)SI腳接收，在SCK的上升沿串行輸入。指令輸入時(shí)，CS腳必須為低電平，HOLD腳必須為高電平。WP必須保持高電平，允許寫(xiě)存儲(chǔ)器陣列。
表1是25XX040的指令集，指令字節(jié)中包含地址位A8，傳輸時(shí)最高位在前，最低位在后。
CS置為低電平后SCK的第一個(gè)上升沿開(kāi)始數(shù)據(jù)采樣。如果與SPI總線上的其它外圍器件共用SCK，可改變HOLD引腳電平將25AA040設(shè)置成“保持”方式。釋放HOLD后，再?gòu)腍OLD信號(hào)確認(rèn)處繼續(xù)傳送。
---讀序列
CS降至低電平25AA040被選中。包括A8地址在內(nèi)的8位讀指令被傳送到25AA040，接著是低8位地址(A7～A0)。在接收到正確的讀指令及低8位地址后，選定地址的內(nèi)容由SO口串行輸出。而下一地址單元的內(nèi)容將隨著時(shí)鐘脈沖繼續(xù)輸出。每當(dāng)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送完畢，25AA040片內(nèi)的地址指針自動(dòng)加1，指向下一個(gè)地址。當(dāng)最高位地址(01FFH)內(nèi)容讀出后，地址指針指向0000H，下一個(gè)讀出周期將繼續(xù)。CS腳轉(zhuǎn)為高電平讀操作終止。

---寫(xiě)序列
在著手向25AA040寫(xiě)數(shù)據(jù)之前，必須先發(fā)出WREN指令，置位寫(xiě)允許鎖存器，其操作為：先將CS置為低電平，然后按時(shí)鐘節(jié)拍將WREN指令送至25AA040，當(dāng)指令的8位數(shù)全部傳送完畢后，再將CS端置為高電平置位寫(xiě)允許鎖存器。發(fā)出WREN指令后未將CS端置為高電平前，寫(xiě)允許鎖存器并沒(méi)有置位，向25AA040傳送的數(shù)據(jù)將不會(huì)被寫(xiě)入存儲(chǔ)器陣列。
寫(xiě)允許鎖存器置位后，再將CS端置為低電平，發(fā)出包括A8地址在內(nèi)的8位寫(xiě)指令及低8位地址(A7～A0)，然后送要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。一次寫(xiě)序列最多可以連續(xù)寫(xiě)16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，且所有要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的地址必須在同一頁(yè)。一頁(yè)的首址為XXXX 
0000，末址為XXXX 1111。若內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器已到XXXX 1111，時(shí)鐘仍在繼續(xù)，內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器將重新指向該頁(yè)的首址XXXX 0000，原寫(xiě)入到該地址的內(nèi)容就會(huì)被覆蓋。
為將數(shù)據(jù)真正寫(xiě)入到25AA040中，須在字節(jié)寫(xiě)入或頁(yè)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的第n個(gè)字節(jié)的最后一個(gè)有效位(D0)送出后將CS置為高電平。若在此外的其它時(shí)間將CS置為高電平，寫(xiě)操作就不能完成。在寫(xiě)操作進(jìn)行時(shí)，可以讀狀態(tài)寄存器來(lái)檢查WIP、WEL、BP1和BP0位的狀態(tài)。在寫(xiě)周期內(nèi)是不可能讀存儲(chǔ)器陣列位置的。一旦寫(xiě)周期完成，寫(xiě)允許鎖存器也就被復(fù)位了。

---寫(xiě)允許(WREN)和寫(xiě)禁止(WRDI)
25AA040片內(nèi)有一個(gè)寫(xiě)允許鎖存器。表2為寫(xiě)保護(hù)功能表。在任何寫(xiě)操作將完成之前必須立即置位寫(xiě)允許鎖存器。寫(xiě)允許鎖存器由WREN指令置位，由WRDI指令復(fù)位。

滿足以下條件之一，寫(xiě)允許鎖存器將被復(fù)位：
1)上電；2)WRDI指令成功地執(zhí)行；3)WRSR指令成功地執(zhí)行；4)WRITE指令成功地執(zhí)行；5)WP引腳為低電平。
---狀態(tài)寄存器讀(RDSR)
RDSR指令讀狀態(tài)寄存器。狀態(tài)寄存器可在任何時(shí)候讀出。狀態(tài)寄存器的格式如下：
7  6  5  4 3   2  1   0
X X X X BP1 BP0 WEL WIP
其中，寫(xiě)入保護(hù)位(WIP)指示25AA040是否正忙于寫(xiě)入操作，是只讀位。WIP為“1”，表示寫(xiě)入正在進(jìn)行；WIP為“0”，表示未進(jìn)行寫(xiě)入操作。
寫(xiě)允許鎖存器狀態(tài)位(WEL)指示寫(xiě)允許鎖存器的狀態(tài)，是只讀位。WEL為“1”，允許寫(xiě)陣列；WEL為“0”，鎖存器禁止寫(xiě)陣列。WEL位的狀態(tài)由執(zhí)行WREN或WRDI指令確定，與狀態(tài)寄存器是否寫(xiě)保護(hù)無(wú)關(guān)。
塊保護(hù)位(BP0和BP1)指示當(dāng)前保護(hù)的塊地址。塊保護(hù)地址由用戶發(fā)出的WRSR指令設(shè)定。一旦該塊地址的內(nèi)容被保護(hù)，就只能讀出而不能寫(xiě)入。

---狀態(tài)寄存器寫(xiě)(WRSR)
WRSR指令允許用戶通過(guò)寫(xiě)狀態(tài)寄存器BP1、BP0位的方法選擇對(duì)存儲(chǔ)器的保護(hù)區(qū)，BP0、BP1與塊保護(hù)地址的關(guān)系見(jiàn)表3。
---數(shù)據(jù)保護(hù)

25AA040采取用多種措施保證存儲(chǔ)器陣列不被誤寫(xiě)入。1)上電時(shí)復(fù)位寫(xiě)允許鎖存器；2)必須發(fā)出寫(xiě)允許指令方可置位寫(xiě)允許鎖存器；3)在單字節(jié)寫(xiě)入、頁(yè)寫(xiě)入或狀態(tài)寄存器寫(xiě)入后，寫(xiě)允許鎖存器被復(fù)位；4)對(duì)芯片寫(xiě)入時(shí)，在接收了定數(shù)量的時(shí)鐘周期之后，必須將CS端置為高電平，芯片內(nèi)部的寫(xiě)周期才開(kāi)始；5)在內(nèi)部寫(xiě)周期期間，對(duì)存儲(chǔ)器陣列的存取無(wú)效；6)WP引腳為高電平時(shí)，復(fù)位寫(xiě)允許鎖存器。

---芯片上電時(shí)的狀態(tài)
25AA040上電時(shí)的狀態(tài)如下：器件處于低功耗待機(jī)方式(CS=1)；寫(xiě)允許鎖存器被復(fù)位；SO引腳為高阻態(tài)；必須將CS引腳置為低電平方可進(jìn)入工作狀態(tài)。