X25043的原理及在單片機系統中的應用

1. 序言

　　X25043是XICOR公司的單片機監控芯片。它把四種常用的功能：上電復位、看門狗定時器、電壓監控和串行EEPROM功能組在單個封裝之內。這種組合降低了系統成本并減少了對電路板空間的要求。下面將分別介紹它們的功能。

2. X25043的原理

　　X25043將多種功能集成在一起，圖1是其原理框圖：

圖1 X25043原理框圖

　　其中/WP是X25043寫保護，低電平有效。

　　SI是串行數據輸入口，串行時鐘上升沿有效。

　　SO是串行數據輸出口，串行時鐘下降沿有效。

　　SCK是串行時鐘，用于控制串行數據的I/O。

　　/CS是芯片片選信號，低電平有效。

　　VCC是供電電源。

　　/RESET是輸出的復位信號，低電平有效。

　　2.1 上電復位和電壓監控功能

　　在單片機系統應用中，復位電路需要在供電電源VCC和振蕩器穩定后能夠提供至少2個狀態的有效復位信號，對X25043來說是低電平信號。X25043可在電源和振蕩器穩定后提供200ms的有效低電平信號，然后恢復為高電平信號。在運行過程中，X25043會時時監控供電電源VCC。當VCC下降到小于一個預先設定的電壓VTRIP時，/RESET輸出信號將為低電平，使單片機系統復位，/RESET信號一直在VCC下降到1V仍有效。在電源回升時的動作和供電復位時的動作一致。其中，VTRIP是可以通過編程進行重新設定。

　　2.2 看門狗定時器功能

　　看門狗定時器對微控制器提供了獨立的保護系統。當系統故障時，在可選的超時周期（timeout interval）之后，X25043/45看門狗將以 /RESET信號作出響應。用戶可從三個預置的值中選擇此周期。一旦選定，即使在電源周期變化之后，此周期也不改變。在正常的微機控制系統中，在每次控制任務完成后，必須對看門狗定時器進行復位，重新開始計數。對X25043芯片，只需把/CS端口電平置一個下降沿，即可將看門狗復位。X25043的看門狗定時器有三種初始定時值可以選定，其選定可以通過設置狀態寄存器的2、3位即可。

　　2.3 串行EEPROM功能

　　電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM可像EPROM一樣在線讀出數據。因為EEPROM內部有擦除和改寫的專用電路，因此可在線方便地寫入和讀取。X25043/45的存貯器部分是CMOS的4096位串行EEPROM,它在內部按512×8來組織，而且可以進行塊鎖存（Block Lock）。塊鎖存可以保護1/4，1/2或所有EEPROM陣列，鎖存后只可讀不可寫。X25043/45的特點是具有允許簡單的三線總線工作的串行外設接口（Serial Perpheral Interface，SPI）和軟件協議。X25043/45利用了Xicor公司專有的Direct WriteTM晶片，提供最小為100,000周期/字節的使用期限（endurance）和最小為100年的數據保存期。

　　X25043的讀寫操作

　　X25043有一個8位的命令寄存器來控制其讀出和寫入的操作。操作命令通過SI端口寫入，有兩種寫操作格式需要命令寄存器，即寫入EEPROM數據和寫入狀態寄存器。讀出操作是通過SO端口的，X25043也有兩種讀出格式需要命令寄存器，即讀出EEPROM數據和讀出狀態寄存器。如圖2所示。對于狀態寄存器的讀寫，先要完成命令寄存器的操作，然后再進行數據的讀出或寫入。對EEPROM的操作，需要先寫命令寄存器，然后進行目的地址的I/O，最后是數據的操作。所有的操作在SCK時鐘下按照SPI協議進行。數據的I/O是從最高位字節開始的。

圖2 命令寄存器格式

　　X25043的狀態寄存器的格式如圖3所示。其中WIP是狀態指示位，只可讀，表示目前X25043是否正在忙著內部寫工作，這在判斷EEPROM寫入完成是十分重要的。WEL位表示目前X25043是否可寫，當WEL=0時，則X25043無法執行寫操作。BL0和BL1的邏輯組合來控制EEPROM區域的塊鎖定（Block Lock）大小。WD0和WD1的邏輯組合則決定了看門狗計數器定時值的大小。