单片机内部EEPROM的应用

STC89C51、52内部都自带有2K字节的EEPROM，54、55和58都自带有16K字节的EEPROM，STC单片机是利用IAP技术实现的EEPROM，内部Flash擦写次数可达100，000 次以上，先来介绍下ISP与IAP的区别和特点。

[align=left]知识点：ISP与IAP介绍[/align]
[align=left]ISP：In System Programable 是指在系统编程，通俗的讲，就是片子已经焊板子上，不用取下，就可以简单而方便地对其进行编程。比如我们通过电脑给STC单片机下载程序，或给AT89S51单片机下载程序，这就是利用了ISP技术。[/align]
[align=left]IAP：In Application Programable 是指在应用编程，就是片子提供一系列的机制(硬件/软件上的)当片子在运行程序的时候可以提供一种改变flash数据的方法。通俗点讲，也就是说程序自己可以往程序存储器里写数据或修改程序。这种方式的典型应用就是用一小段代码来实现程序的下载，实际上单片机的ISP功能就是通过IAP技术来实现的，即片子在出厂前就已经有一段小的boot程序在里面，片子上电后，开始运行这段程序，当检测到上位机有下载要求时，便和上位机通信，然后下载数据到存储区。大家要注意千万不要尝试去擦除这段ISP引导程序，否则恐怕以后再也下载不了程序了。[/align]
STC单片机内部有几个专门的特殊功能寄存器负责管理ISP/IAP功能的，见表1。
[align=center]表1 ISP/IAP相关寄存器列表[/align]

[align=center]名称[/align]	[align=center]地址[/align]	[align=center]功能描述[/align]	[align=center]D7[/align]	[align=center]D6[/align]	[align=center]D5[/align]	[align=center]D4[/align]	[align=center]D3[/align]	[align=center]D2[/align]	[align=center]D1[/align]	[align=center]D0[/align]	[align=center]复位值[/align]
[align=left]ISP_DATA[/align]	[align=center]E2h[/align]	[align=left]Flash数据寄存器[/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center]1111 1111[/align]
[align=left]ISP_ADDRH[/align]	[align=center]E3h[/align]	[align=left]Flash高字节地址寄存器[/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center]0000 0000[/align]
[align=left]ISP_ADDRL[/align]	[align=center]E4h[/align]	[align=left]Flash低字节地址寄存器[/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center]0000 0000[/align]
[align=left]ISP_CMD[/align]	[align=center]E5h[/align]	[align=left]Flash命令模式寄存器[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]MS2[/align]	[align=center]MS1[/align]	[align=center]MS0[/align]	[align=center]xxxx x000[/align]
[align=left]ISP_TRIG[/align]	[align=center]E6h[/align]	[align=left]Flash命令触发寄存器[/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center][/align]	[align=center]xxxx xxxx[/align]
[align=left]ISP_CONTR[/align]	[align=center]E7h[/align]	[align=left]ISP/IAP 控制寄存器[/align]	[align=center]ISPEN[/align]	[align=center]SWBS[/align]	[align=center]SWRST[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]WT2[/align]	[align=center]WT1[/align]	[align=center]WT0[/align]	[align=center]000x x000[/align]

ISP_DATA：ISP/IAP操作时的数据寄存器。
ISP/IAP从Flash读出的数据放在此处，向Flash写入的数据也需放在此处。
ISP_ADDRH：ISP/IAP操作时的地址寄存器高八位。
ISP_ADDRL：ISP/IAP操作时的地址寄存器低八位。
ISP_CMD：ISP/IAP操作时的命令模式寄存器，须命令触发寄存器触发方可生效。命令模式如表2所示。
[align=center]表2 ISP_CMD寄存器模式设置[/align]

[align=center]D7[/align]	[align=center]D6[/align]	[align=center]D5[/align]	[align=center]D4[/align]	[align=center]D3[/align]	[align=center]D2[/align]	[align=center]D1[/align]	[align=center]D0[/align]	[align=center]模式选择[/align]
[align=center]保留[/align]	[align=center]命令选择[/align]	[align=center][/align]
[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]0[/align]	[align=left]待机模式，无ISP操作[/align]
[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]1[/align]	[align=left]对用户的应用程序flash区及数据flash区字节读[/align]
[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]1[/align]	[align=center]0[/align]	[align=left]对用户的应用程序flash区及数据flash区字节编程[/align]
[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]--[/align]	[align=center]0[/align]	[align=center]1[/align]	[align=center]1[/align]	[align=left]对用户的应用程序flash区及数据flash区扇区擦除[/align]

程序在系统ISP程序区时可以对用户应用程序区/数据Flash区(EEPROM)进行字节读/字节编程/扇区擦除；程序在用户应用程序区时，仅可以对数据Flash区(EEPROM)进行字节读/字节编程/扇区擦除。STC89C51RC/RD+系列单片机出厂时已经固化有ISP引导码，并设置为上电复位进入ISP程序区，并且出厂时就已完全加密。
ISP_TRIG：ISP/IAP操作时的命令触发寄存器。
在ISPEN(ISP_CONTR.7) =1时，对ISP_TRIG 先写入46h，再写入B9h，ISP/IAP命令才会生效。
STC89C52RC，STC89LE52RC单片机内部可用Data Flash(EEPROM)的地址如表3所示，其它型号单片机请查阅相关资料。
[align=center]表3 STC89C52RC、STC89LE52RC单片机内部EEPROM地址表[/align]

[align=center]第一扇区[/align]	[align=center]第二扇区[/align]	[align=center]第三扇区[/align]	[align=center]第四扇区[/align]
[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]
[align=center]2000H[/align]	[align=center]21FFH[/align]	[align=center]2200H[/align]	[align=center]23FFH[/align]	[align=center]2400H[/align]	[align=center]25FFH[/align]	[align=center]2600H[/align]	[align=center]27FFH[/align]
[align=center]第五扇区[/align]	[align=center]第六扇区[/align]	[align=center]第七扇区[/align]	[align=center]第八扇区[/align]
[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]	[align=center]起始地址[/align]	[align=center]结束地址[/align]
[align=center]2800H[/align]	[align=center]29FFH[/align]	[align=center]2A00H[/align]	[align=center]2BFFH[/align]	[align=center]2C00H[/align]	[align=center]2DFFH[/align]	[align=center]2E00H[/align]	[align=center]2FFFH[/align]

[align=left]每个扇区为512字节，建议大家在写程序时，将同一次修改的数据放在同一个扇区，方便修改，因为在执行擦除命令时，一次最少要擦除一个扇区的数据（需要提供扇区的首地址），每次在更新数据前都必须要擦除原数据方可重新写入新数据，不能直接在原来数据基础上更新内容。[/align]
注意：上面的是数据存储区的地址，程序存储区地址是从0~1FFF，共8K，程序区只能是ISP编程。

下面通过一个例子来讲解STC系列单片机EEPROM的具体用法。

【例】：在TX-1C实验板上实现如下描述，操作STC单片机自带的EEPROM，存储一组按秒递增的二位数据，并且将数据实时显示在数码管上，数据每变化一次就往EEPROM中写入一次，当关闭实验板电源，再次开启电源时，从EEPROM中读取先前存储的数据，接着递增显示。
新建文件part3.4.4.c，程序代码如下：

#include

#include //52系列单片机头文件

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define RdCommand 0x01 //定义ISP的操作命令

#define PrgCommand 0x02

#define EraseCommand 0x03

#define Error 1

#define Ok 0

#define WaitTime 0x01 //定义CPU的等待时间

sfr ISP_DATA=0xe2; //寄存器申明

sfr ISP_ADDRH=0xe3;

sfr ISP_ADDRL=0xe4;

sfr ISP_CMD=0xe5;

sfr ISP_TRIG=0xe6;

sfr ISP_CONTR=0xe7;

sbit dula=P2^6; //申明U1锁存器的锁存端

sbit wela=P2^7; //申明U2锁存器的锁存端

uchar code table[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

uchar num;

void delayms(uint xms)

{

uint i,j;

for(i=xms;i>0;i--) //i=xms即延时约xms毫秒

for(j=110;j>0;j--);

}

void display(uchar shi,uchar ge) //显示子函数

{

dula=1;

P0=table[shi]; //送十位段选数据

dula=0;

P0=0xff; //送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时

wela=1; //原来段选数据通过位选锁存器造成混乱

P0=0xfe; //送位选数据

wela=0;

delayms(5); //延时

dula=1;

P0=table[ge]; //送个位段选数据

dula=0;

P0=0xff;

wela=1;

P0=0xfd;

wela=0;

delayms(5);

}

/* ================ 打开 ISP,IAP 功能 ================= */

void ISP_IAP_enable(void)

{

EA = 0; /* 关中断 */

ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x18; /* 0001,1000 */

ISP_CONTR = ISP_CONTR | WaitTime; /* 写入硬件延时 */

ISP_CONTR = ISP_CONTR | 0x80; /* ISPEN=1 */

}

/* =============== 关闭 ISP,IAP 功能 ================== */

void ISP_IAP_disable(void)

{

ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x7f; /* ISPEN = 0 */

ISP_TRIG = 0x00;

EA = 1; /* 开中断 */

}

/* ================ 公用的触发代码 ==================== */

void ISPgoon(void)

{

ISP_IAP_enable(); /* 打开 ISP,IAP 功能 */

ISP_TRIG = 0x46; /* 触发ISP_IAP命令字节1 */

ISP_TRIG = 0xb9; /* 触发ISP_IAP命令字节2 */

_nop_();

}

/* ==================== 字节读 ======================== */

unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr)

{

ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8);/* 地址赋值 */

ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);

ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清除低3位 */

ISP_CMD = ISP_CMD | RdCommand; /* 写入读命令 */

ISPgoon(); /* 触发执行 */

ISP_IAP_disable(); /* 关闭ISP,IAP功能 */

return (ISP_DATA); /* 返回读到的数据 */

}

/* ================== 扇区擦除 ======================== */

void SectorErase(unsigned int sector_addr)

{

unsigned int iSectorAddr;

iSectorAddr = (sector_addr & 0xfe00); /* 取扇区地址 */

ISP_ADDRH = (unsigned char)(iSectorAddr >> 8);

ISP_ADDRL = 0x00;

ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清空低3位 */

ISP_CMD = ISP_CMD | EraseCommand; /* 擦除命令3 */

ISPgoon(); /* 触发执行 */

ISP_IAP_disable(); /* 关闭ISP,IAP功能 */

}

/* ==================== 字节写 ======================== */

void byte_write(unsigned int byte_addr, unsigned char original_data)

{

ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8); /* 取地址 */

ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);

ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清低3位 */

ISP_CMD = ISP_CMD | PrgCommand; /* 写命令2 */

ISP_DATA = original_data; /* 写入数据准备 */

ISPgoon(); /* 触发执行 */

ISP_IAP_disable(); /* 关闭IAP功能 */

}

void main()

{

uchar a,b,num1;

TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1(0000 0001)

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

num1=byte_read(0x2000);//程序开始时读取EEPROM中数据

if(num1>=60) //防止首次上电时读取出错

num1=0;

while(1)

{

if(num>=20)

{

num=0;

num1++;

SectorErase(0x2000);//擦除扇区

byte_write(0x2000,num1);//重新写入数据

if(num1==60)

{

num1=0;

}

a=num1/10;

b=num1%10;

}

display(a,b);

}

}

void timer0() interrupt 1

{

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

num++;

}

分析：程序中关健部分已经用注释加以说明，请读者编译程序下载后观察实际演示效果。