【摘　要】　提出了一種在便攜式儀器中使用非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)的方法，以避免在使用RAM保存數(shù)據(jù)時(shí)由于電池失效帶來的損失；同時(shí)，只需簡(jiǎn)單更換存儲(chǔ)芯片，即可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的擴(kuò)增及重要數(shù)據(jù)的備份。
??? 關(guān)鍵詞：非易失性存儲(chǔ)，F(xiàn)LASHROM，單片機(jī)

1　引　言
　　目前使用的測(cè)量?jī)x器，大多使用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)RAM來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)電源關(guān)閉時(shí)，采用備用電池對(duì)RAM芯片供電，以保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。這些存儲(chǔ)器均為易失性存儲(chǔ)器，一旦備用電池耗盡或其電壓下降到一定值，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失；另外，由于外界干擾、電路故障及機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致的接觸不良等因素，也會(huì)造成電池故障，即使是時(shí)間很短的暫時(shí)性電池失效，也會(huì)損壞所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常重要時(shí)，如系統(tǒng)參數(shù)、測(cè)量參數(shù)等，這些關(guān)鍵參數(shù)的損壞，將直接影響到后續(xù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量。另外，有些數(shù)據(jù)的取樣非常復(fù)雜，如地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、巖土工程中的土質(zhì)地質(zhì)數(shù)據(jù)等，一旦數(shù)據(jù)丟失／或損壞，將造成人力物力的浪費(fèi)，而時(shí)間上的延誤更會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
　　基于上述原因，采用非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，可以很好地解決數(shù)據(jù)丟失問題。在我們研制的儀器中，采用非常廉價(jià)、而且容易購(gòu)買的29系列FLASH ROM為存儲(chǔ)介質(zhì)，利用其掉電不丟失數(shù)據(jù)的特性，存儲(chǔ)關(guān)鍵參數(shù)及重要數(shù)據(jù)。本文選用ATMEL公司的AT29C020FLASHROM存儲(chǔ)器。
2　AT29C020芯片特點(diǎn)及讀寫時(shí)序分析
??? AT29C020芯片容量為256K×8bit，采用5V電壓寫入，同時(shí)兼容TTL和CMOS電平，具有較低的功耗：片選選中狀態(tài)下，工作電流為40mA，非選中狀態(tài)下，電流僅為100μA。AT29C020具有2個(gè)8K的保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，可以用特定的數(shù)據(jù)指令鎖定和解鎖保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)被鎖定后，將不允許改寫和擦除其中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，其它區(qū)域的數(shù)據(jù)也可以采用軟件保護(hù)，開啟數(shù)據(jù)軟件保護(hù)后，每次寫入數(shù)據(jù)時(shí)，都要在寫入數(shù)據(jù)前加上3字節(jié)的寫入碼，否則一切寫入數(shù)據(jù)將被忽略。AT29C020將全部存儲(chǔ)空間分為1024個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)含有256個(gè)字節(jié)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)與常規(guī)存儲(chǔ)器類似，讀取周期為70ns。讀取時(shí)序如圖1所示。

　　寫入數(shù)據(jù)時(shí)，需按區(qū)寫入，即一次最多可寫入256個(gè)字節(jié)。先將要寫入的數(shù)據(jù)裝入AT29C020，再啟動(dòng)寫入，寫入一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的周期大約為10ms。寫入時(shí)序如圖2所示。

　　圖2中，A8～A17為區(qū)地址，裝入過程中不應(yīng)改變。A0～A8為區(qū)內(nèi)字節(jié)地址，指定裝入字節(jié)的地址，裝入時(shí)，字節(jié)地址可以不用按順序連續(xù)增加。裝入過程中,或的高電平保持時(shí)間t必須小于150μs。若其高電平在保持150μs后仍不變低，則芯片認(rèn)為數(shù)據(jù)裝入過程結(jié)束，啟動(dòng)內(nèi)部寫入時(shí)序?qū)懭霐?shù)據(jù)，寫入周期為10ms。一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)只要有一個(gè)字節(jié)寫入，將導(dǎo)致整個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)重寫，因此，先將寫入數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)內(nèi)湊足256個(gè)字節(jié)后，再一次性寫入。
　　AT29C020中每個(gè)字節(jié)都可反復(fù)擦寫10 000次以上。
3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　主系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)為核心處理器，晶振為12MHz。
3．1　接口電路設(shè)計(jì)
　　AT29C020與一般存儲(chǔ)器引腳定義兼容，有18根地址線、8根數(shù)據(jù)線三根控制線。但是由于其寫入時(shí)序較特殊，為確保數(shù)據(jù)讀寫正確，沒有將其直接接入系統(tǒng)總線，而是用P1口的三個(gè)I／O口來控制信號(hào)。同時(shí)，加入74LS373進(jìn)行地址鎖存。具體電路連接如圖3所示。
3．2　控制軟件設(shè)計(jì)（1）數(shù)據(jù)讀取
　　從AT29C020中讀取數(shù)據(jù)與普通存儲(chǔ)器讀取類似，比較簡(jiǎn)單。根據(jù)圖1所示，讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)程序如下：


??? （2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
　　根據(jù)器件要求，需按數(shù)據(jù)區(qū)寫入數(shù)據(jù)。先對(duì)寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，放入外部RAM中緩存，寫入時(shí)，從緩沖區(qū)中讀出256個(gè)字節(jié)，一次性寫入AT29C020。寫入一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的程序如下：


SETBP1．5；
啟動(dòng)寫入操作CALLDELAY；
延時(shí)20msRET

4　結(jié)束語(yǔ)
　　本文提出了一種利用FLASH ROM在線存儲(chǔ)重要參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法，以解決傳統(tǒng)儀器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)損壞和丟失的問題。此外，存儲(chǔ)芯片與系統(tǒng)之間制作成易于插拔的接口，當(dāng)一片存儲(chǔ)器寫滿后，可拔出并插入另一片空白存儲(chǔ)器，繼續(xù)測(cè)量；待測(cè)量結(jié)束后，可在PC機(jī)上一次性讀出各存儲(chǔ)芯片中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行后期處理。本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于野外使用的便攜式智能儀器的設(shè)計(jì)中，解決了以往儀器出現(xiàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)丟失的問題；同時(shí)，使用廉價(jià)的FLASHROM擴(kuò)增存儲(chǔ)容量和備份原始數(shù)據(jù)，也是一種方便、高效和安全的方法。
　　這種設(shè)計(jì)方案也可推廣到其它便攜式儀器的設(shè)計(jì)中，具有良好的應(yīng)用前景。

1　馬家辰等編．MCS－51單片機(jī)原理及接口技術(shù)（修訂版）．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998，9：156