基于C8051F340的非易失大容量數據存儲方案

摘要：海洋儀器在后期數據分析處理時(shí)數據存儲電路是不可或缺的。針對海洋儀器對數據存儲大容量非易失的要求，結合實(shí)際工作經(jīng)驗，給出幾種擴展海量存儲器的方案和實(shí)際電路。這些方案是以C8051F340為主控制器，充分利用C8051F340片上集成的I2C，SPI和I／O接口資源擴展大容量存儲器，相比于傳統的存儲電路，省去了譯碼和鎖存電路，同時(shí)簡(jiǎn)化了軟件編程。經(jīng)實(shí)際應用，這些存儲電路工作穩定、功耗低，適用于中低速，需存儲大量數據的儀器儀表。
關(guān)鍵詞：C8051F340；I2C；SPI；I／O；非易失；大容量

在海洋儀器工作過(guò)程中，觀(guān)測的周期比較長(cháng)，累積的數據量往往比較大，要求使用大容量存儲器。而且由于海洋環(huán)境惡劣，很多時(shí)候電池耗盡，儀器尚未回收，為了保證數據安全，必須采用掉電非易失存儲器。EEPROM和Flash閃存，既有ROM的特點(diǎn)非易失性，又有比較高的存取速度，而且易于擦除和重寫(xiě)，功耗很小，集成度高，是比較好的選擇。但早期的存儲電路通常比較復雜，因為其存儲器容量小，接口單一，為了擴大容量需要外加擴展地址線(xiàn)的譯碼和鎖存電路。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，各種大容量存儲器層出不窮。這些存儲器在內部結構、實(shí)現技術(shù)、物理外觀(guān)和工作電壓等方面有較大差異，而在硬件接口上常見(jiàn)為I2C接口、 SPI接口和并行接口。
以Microehip公司生產(chǎn)的C8051F340為主控器，提出基于多種硬件接口的大容量存儲設計方案，可方便移植到與51兼容的其他單片機系統。

1 C8051F340特性及硬件接口
C8051F340是Sihcon公司生產(chǎn)的混合信號片上系統型單片機。它的內核具有標準8052所有外設，包括2個(gè)全雙工UART、1個(gè)增強型SPI端口，1個(gè)SMBUS端口，40個(gè)I／O引腳，4 352字節的內部RAM，128字節特殊功能寄存器等。C8051F340片上豐富的硬件資源，使其方便擴展不同的接口存儲器。圖1是基于C8051F340的硬件接口(I2C，SPI，GPIO)實(shí)現的3種大容量存儲器擴展方案的示意圖。



2 I2C總線(xiàn)擴展EEPROM存儲器
2．1 I2C總線(xiàn)
在并行總線(xiàn)系統，CPU要完成與外部RAM或ROM的交換數據，通常需要有3組總線(xiàn)(地址、數據、控制總線(xiàn))，采用如此多的并行總線(xiàn)可使控制速度快，與存儲器交換數據方法簡(jiǎn)單。但是，在繪制電路板時(shí)，這些總線(xiàn)將耗費很大空間。而I2C存儲器克服了這個(gè)缺點(diǎn)，它僅需要數據線(xiàn)SDA和時(shí)鐘線(xiàn)SDL 2條總線(xiàn)即可。數據交換速率要求在ms級的場(chǎng)合，I2C存儲器可以取代并行存儲器。
2．2 AT24C1024及與C8051F340的軟硬件設計
AT24C1024是l Mb支持I2C數據傳送協(xié)議的串行CMOS EEPROM，其內部結構為512頁(yè)，每頁(yè)為256字節，可用電擦除；它具有2種寫(xiě)入方式，一種是字節寫(xiě)入方式；另一種是頁(yè)寫(xiě)入方式。允許在一個(gè)寫(xiě)周期內同時(shí)對1個(gè)字節到l頁(yè)的若干字節的編程寫(xiě)入，l頁(yè)的大小取決于片內頁(yè)寄存器的大小。AT24C1024具有256字節數據的頁(yè)面寫(xiě)能力。