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单片机监控芯片X25043的功能介绍

1. 序言
X25043是XICOR公司出产的单片机监控芯片 。它把四种常用的功能：上电复位、看门狗定时器、电压监控和串行EEPROM功能组合在单个封装之内 。这种组合降低了系统成本并减少了对电路板空间的要求 。下面分别介绍它们的功能 。
【单片机监控芯片X25043的功能介绍】2. X25043的原理
X25043将多种功能集成在一起，图1是其原理框图：
图1 X25043原理框图
其中/WP是X25043写保护，低电平有效 。
SI是串行数据输入口，串行时钟上升沿有效 。
SO是串行数据输出口，串行时钟下降沿有效 。
SCK是串行时钟，用于控制串行数据的I/O 。
/CS是芯片片选信号，低电平有效 。
VCC是供电电源 。
/RESET是输出的复位信号，低电平有效 。
2.1 上电复位和电压监控功能
在单片机系统应用中，复位电路需要在供电电源VCC和振荡器稳定后能够提供至少2个状态的有效复位信号，对X25043来说是低电平信号 。X25043可在电源和振荡器稳定后提供200ms的有效低电平信号，然后恢复为高电平信号 。在运行过程中，X25043会时时监控供电电源VCC 。当VCC下降到小于一个预先设定的电压VTRIP时，/RESET输出信号将为低电平，使单片机系统复位，/RESET信号一直在VCC下降到1V仍有效 。在电源回升时的动作和供电复位时的动作一致 。其中，VTRIP是可以通过编程进行重新设定 。
2.2 看门狗定时器功能
看门狗定时器对微控制器提供了独立的保护系统 。当系统故障时，在可选的超时周期(timeout interval)之后，X25043/45看门狗将以/RESET信号作出响应 。用户可从三个预置的值中选择此周期 。一旦选定，即使在电源周期变化之后，此周期也不改变 。在正常的微机控制系统中，在每次控制任务完成后，必须对看门狗定时器进行复位，重新开始计数 。对X25043芯片，只需把/CS端口电平置一个下降沿，即可将看门狗复位 。X25043的看门狗定时器有三种初始定时值可以选定，其选定可以通过设置状态寄存器的2、3位即可 。
2.3 串行EEPROM功能
电可擦除可编程只读存储器EEPROM可像EPROM一样在线读出数据 。因为EEPROM内部有擦除和改写的专用电路，因此可在线方便地写入和读取 。X25043/45的存贮器部分是CMOS的4096位串行EEPROM,它在内部按512×8来组织，而且可以进行块锁存(BLOCkLock) 。块锁存可以保护1/4，1/2或所有EEPROM阵列，锁存后只可读不可写 。X25043/45的特点是具有允许简单的三线总线工作的串行外设接口(SerialPerpheral Interface，SPI)和软件协议 。X25043/45利用了Xicor公司专有的DirectWriteTM晶片，提供最小为100,000周期/字节的使用期限(endurance)和最小为100年的数据保存期 。
X25043的读写操作
X25043有一个8位的命令寄存器来控制其读出和写入的操作 。操作命令通过SI端口写入，有两种写操作格式需要命令寄存器，即写入EEPROM数据和写入状态寄存器 。读出操作是通过SO端口的，X25043也有两种读出格式需要命令寄存器，即读出EEPROM数据和读出状态寄存器 。如图2所示 。对于状态寄存器的读写，先要完成命令寄存器的操作，然后再进行数据的读出或写入 。对EEPROM的操作，需要先写命令寄存器，然后进行目的地址的I/O，最后是数据的操作 。所有的操作在SCK时钟下按照SPI协议进行 。数据的I/O是从最高位字节开始的 。
图2 命令寄存器格式
X25043的状态寄存器的格式如图3所示 。其中WIP是状态指示位，只可读，表示目前X25043是否正在忙着内部写工作，这在判断EEPROM写入完成是十分重要的 。WEL位表示目前X25043是否可写，当WEL=0时，则X25043无法执行写操作 。BL0和BL1的逻辑组合来控制EEPROM区域的块锁定(BLOCkLock)大小 。WD0和WD1的逻辑组合则决定了看门狗计数器定时值的大小 。
图3 状态寄存器格式
3. X25043在单片机系统中的应用
针对X25043的功能，我们可以在单片机系统中利用它扩展存储空间、上电复位、看门狗定时以及电源监控功能 。图4是X25043与单片机8051的接口电路 。施密特触发器74LS14用于时钟脉冲整形，提高对噪声干扰的能力 。
图4 X25043与8051接口电路
在这里我们可以对看门狗定时器设定值为200ms，可以通过对状态寄存器的WD0和WD1进行设定即可 。我们必须先写入命令寄存器，然后才可以写入状态寄存器设定看门狗计数器值 。下面是具体汇编程序(8051)：
写入8位数据子程序：(A放入写入的8位串行数据)
INSB: MOV R4, #8
IN1: RLC A
CLR P1.0 ;SCK时钟置低
NOP
NOP
MOV P1.1, C
SETB P1.0 ;SCK时钟置高，移入数据
NOP
NOP
DJNZ R4, IN1
RET
设定看门狗的程序如下：
· · ·
SETB P1.3 ;片选有效
MOV A, #6 ;写入命令WREN
LCALL INSB
MOV A, #1 ;写入命令WRSR
LCALL INSB
MOV A, #20H ;写入状态寄存器，设置看门狗
LCALL INSB
CLR P1.3 ;片选无效
· · ·
4. 总结
作者在开发一个机器人控制系统时，采用了X25043芯片，充分利用了其上电复位、电压监控、看门狗定时器和外扩EEPROM 。这样，不仅可以简化硬件电路和掉电数据保护，而且提高了可靠性能和抗干扰性能，具有非常可行的使用性 。

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