基于C8051F340的非易失大容量数据存储方案摘要海洋仪器在后期数据分析处理时数据存储电路是不可或缺的。针对海洋仪器对数据存储大容量非易失的要求结合实际工作经验给出几种扩展海量存储器的方案和实际电路。这些方案是以C8051F340为主控制器充分利用C8051F340片上集成的I2C SPI和I O接口资源扩展大容量存储器相比于传统的存储电路省去了译码和锁存电路 同时简化了软件编程。经实际应用这些存储电路工作稳定、功耗低适用于中低速需存储大量数据的仪器仪表。
关键词 C8051F340 I2C SPI IO非易失大容量
在海洋仪器工作过程中观测的周期比较长累积的数据量往往比较大要求使用大容量存储器。而且由于海洋环境恶劣很多时候电池耗尽仪器尚未回收为了保证数据安全必须采用掉电非易失存储器。 EEPROM和Flash闪存既有ROM的特点非易失性又有比较高的存取速度而且易于擦除和重写功耗很小集成度高是比较好的选择。但早期的存储电路通常比较复杂 因为其存储器容量小接口单一为了扩大容量需要外加扩展地址线的译码和锁存电路。随着电子技术的发展各种大容量存储器层出不穷。这些存储器在内部结构、实现技术、物理外观和工作电压等方面有较大差异而在硬件接口上常见为I2C接口、 SPI接口和并行接口。
以Microehip公司生产的C8051F340为主控器提出基于多种硬件接口的大容量存储设计方案可方便移植到与51兼容的其他单片机系统。
1 C8051F340特性及硬件接口
C8051F340是Sihcon公司生产的混合信号片上系统型单片机。它的内核具有标准8052所有外设包括2个全双工UART、 1个增强型SPI端口 1个SMBUS端口 40个I O引脚 4 352字节的内部RAM 128字节特殊功能寄存器等。 C8051F340片上丰富的硬件资源使其方便扩展不同的接口存储器。 图1是基于C8051F340的硬件接口(I2C SPI GPIO)实现的3种大容量存储器扩展方案的示意图。
2 I2C总线扩展EEPROM存储器
2 1 I2C总线
在并行总线系统 CPU要完成与外部RAM或ROM的交换数据通常需要有3组总线(地址、数据、控制总线) 采用如此多的并行总线可使控制速度快与存储器交换数据方法简单。但是在绘制电路板时这些总线将耗费很大空间。而I2C存储器克服了这个缺点它仅需要数据线SDA和时钟线SDL 2条总线即可。数据交换速率要求在ms级的场合 I2C存储器可以取代并行存储器。
2 2 AT24C1024及与C8051F340的软硬件设计
AT24C1024是l Mb支持I2C数据传送协议的串行CMOS EEPROM其内部结
构为512页每页为256字节可用电擦除它具有2种写入方式一种是字节写入方式另一种是页写入方式。允许在一个写周期内同时对1个字节到l 页的若干字节的编程写入 l页的大小取决于片内页寄存器的大小。 AT24C1024具有256字节数据的页面写能力。
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