摘 要：以计算机并行口为接口，结合MAX856，提出了一种便携式的E2PROM读写器的设计。该设计具有功能丰富、操作方便、硬件电路简单、体积小和成本低的特点。同时在实际的电表控制系统中得到了良好的应用。
关键词：并行口；E2PROM；MAX856；X25045
随着智能控制和自动控制系统的发展，E2PROM芯片的形式越来越多样，应用越来越广泛。但是，在电路高度集成化的今天，系统的小型化、便利化、多功能化已成为发展的必然趋势，单纯的E2PROM芯片已不能满足设计的要求，所以出现了多功能E2PROM芯片(如X25045，他集成3种常用的功能：看门狗定时器、电压监控和E2PROM)。本文介绍一种功能丰富、操作方便、电路简单、体积小和成本低的便携式E2PROM读写器。他通过并口读写E2PROM，同时由并口向E2PROM提供工作电压，而常见的E2PROM读写器需要额外的芯片工作电源，从而大大减小了读写器的体积，方便了用户。
1 计算机并口
PC机并口(LPT)分为数据口、控制口、状态口3部分。他支持3种双向工作模式：
(1)PS/2：PS/2与SPP兼容，在SPP的基础上通过对控制寄存器的操作来选择数据的传输方向，速率可达50～300 kb/s。他同时支持总线控制功能。
(2)EPP：增强并行端口，是为满足高性能的外设而设计的，例如驱动器、网卡等设备。速率可达400 kb/s～1 Mb/s。EPP提供了并口的最佳性能。
(3)ECP：扩展性能端口，他既允许双向传输，又提高了传输速率，并支持RLE（Run Length Encoding）技术。
新型PC机的并口都支持这3种模式，这可以通过CMOS来设置。
PC机一般允许装3个并口，其基本地址为378H，278H和3BCH，而与并口模式无关。以LPT1为例，数据口址为378H，控制口址为37AH，分别用于数据信号和控制信号输出；状态口址为379H，可读入反馈信号。外接多路转换器和锁存器时，可读入外部数据。
2 E2PROM—X25045
X25045采用了Xicor公司特有的DirectWriteTM晶片，集成3种常用的功能：看门狗定时器、电压监控和E2PROM。其中，看门狗定时器可独立保护微控制器。当系统故障时间超过选定的超时周期后，X25045以RESET信号复位系统。超时周期可在编程时从3个预置值中选取，一旦选定后，即使电源周期有变化也不会改变；另外，低电压检测电路可以使系统免受电压状态的影响，当ＶCC降到最小ＶCC阀值点以下时，系统被复位，直到VCC恢复到正常稳定值为止；最后，存储器是低功耗的CMOS 4096位串行E2PROM，内部按照512×8位的形式组织，可读写100 000次以上，E2PROM阵列可以分块保，数据可保存100年。他仅需50 μA的备用电流和3mA的工作电流。电源电压容限范围是2.7～5.5 Ｖ；X25045的突出特点是具有简单的三线工作的SPI (串行外设接口)和软件协议。X25043/45引脚如图1所示。
3 MAX856
MAX856是一种高效的CMOS升压DCDC电源变换器，其输入电压0.8～6V，输出电压3.3/5 V选择，在100 mA的负载下效率可达85%，最大输出电流500 mA，最大静态电流60 μA，具有阈值1.25 V的低电压输入和输出，变换器可由低电平关断，关断电流1 μA。本例中输入电压由计算机并口提供，输出电压选择5 V。芯片工作与否由管脚1上电压控制。输入电压通过电感L1和电容C2到芯片的8脚，肖特基二极管D1和电容C3构成了输出电路，芯片的4、5脚构成低电压报警，6脚是电压输出端。MAX856的内部电路和外部管脚见图2。
MAX856工作于限流式PFM（Pulse Frequency Modulation）模式，开关管MOSFET集成在芯片内。内部无振荡器，频率调制过程是：重载时，频率通过峰值限流电路实现，他允许电感LX的电流在限制的峰值和另一较低的值之间变化。MOSFET的导通电阻为1 Ω，压降约为500 mV；轻载时，其开关频率由一对单稳触发电路控制，最小关断时间为1 μs，最大导通时间为5μs，开关频率取决于负载和输入电压，可达500 kHz。该MOSFET有低的栅极开启电压，可保证在0.8 V的低电压下工作。MAX856具有内部电压基准（1.25 V），可驱动Ａ/Ｄ变换器等外部负载，负载电流为数十微安。片内有欠压监测电路，当LBI端输入电压低于1.25 Ｖ时，LBO端漏极开路输出电压为低。
4 硬件电路
本系统硬件电路简单易用，主要由并口、MAX856、Xicor25045等部分构成的SPI接口E2PROM读写器，如图3所示。发现实验中用计算机并口直接驱动E2PROM，并口提供的驱动电压和电流不足以保证每次读写E2PROM都成功。所以必须额外为E22PROM提供工作电压和电流。首先用交流变压器来驱动E2PROM，但进一步实验，发现用交流变压器不仅电路体积大、不安全、而且可能对并口产生灌电流的危害，使用也不是很方便。经过实验，选择了一种更安全有效的升压电路来驱动E2PROM，即采用MAX856芯片来实现升压，从而为E2PROM提供工作电压和电流。电路中，使用了二极管确保电压和电流的安全，同时发光二极管有指示系统当前工作状态作用。电路中以1个16脚双列直插座来做为E2PROM的接口，这样就可以很方便地读写想读写的25045芯片，实际应用中，可以根据具体的芯片修改相应的管脚引线来满足要求。
为了保证MAX856的正常工作电压和电流，发现并口中一条口线所提供的电压和电流不足以让MAX856工作。所以并联3条口线同时驱动MAX856，并在线路上采用了D5作为保护电路，避免了灌电流对并口产生的危害。电路中，MAX856工作与否取决于单刀双执开关S1，由电路可知，当S1开关在实线位置，则MAX856没有工作，这时，通过D2发光与否可知并口是否正常（亮则正常）。当S1打到虚线位置，此时MAX856开始向E2PROM提供工作电压和电流，可以通过D3的状态来判断MAX856是否正常工作。MAX856工作时就把并口提供的电压升压，此时，OUT口驱动E2PROM工作，就可以通过并口对E2PROM进行读写操作。
5 软件设计
E2PROM的软件包括初始化和读写操作2部分。以Xicor的25045为例来说明读写程序。通过EPP并口与X25045接口，简化了编程装置硬件系统，但其他X25045所需的接口信号须通过软件模拟实现。当需要对其他类型的E2PROM进行编程时，可以利用EPP的空余信号端口实现。
软件采用Delphi语言编写，由于Delphi 2.0以上版本取消了port语句，故只能用内嵌汇编语言实现对端口操作，在Ｗindows 95/98环境下编写应用程序。
读端口数据的例程如下 :
向端口写入数据的例程如下：
25045的初始化是首先输入写使能指令，然后设定状态寄存器 (包括设定看门狗定时器的时间和串行E2PROM的锁定段)。下面以读写操作为例说明。
写操作编程如下（主要步骤）：
其他操作的编程大同小异，根据芯片时序图编写即可。
6 E2PROM读写器的应用
电表系统中，控制电柜的单片机系统需要E2PROM来存储房间的用户编号、使用电量、剩余电量、超支电量、最大功耗等数据。选择X25045作为E2PROM来存储这些数据。初始化数据要求供电厂家出厂时就烧录到X25045中，然后再把X25045芯片插入到电柜的单片机系统电路中。系统需初始化大量的X25045芯片，并保证数据的有效性，本写读器大大方便了这一工作。由图3可以看出，系统中并口5、6、7、8、10五线与Ｘ25045的XWP，XCS，SI，SCK和SO连接。系统软件运行时，自动检测系统的并口设置情况，并把检测到的并口地址放入下拉式列表框内供用户选择。编程软件可以实现对E2PROM进行单字节、4字节读写，以及1个文件内容写入E2PROM中和读取E2PROM的数据并保存到文件中。当然，考虑到数据的保密和安全，对数据进行加密和校验处理，保证了读写数据的正确性。当读写操作结束后，软件自动校验E2PROM的状态，确认操作是否成功。这样，写入X25045的初始化数据就可以保证电表系统中用户数据、电压监控及看门狗定时器的有效功能。
软件系统同时在上位机做了各种异常捕获，如自检并口状态、E2PROM状态及数据自动校验等，软件都会给出提示框，方便了用户。
7 结语
本读写器成本低廉，硬件电路简单，操作简便。利用PC的丰富资源，根据需要可随时对编程装置的软硬件进行扩充，以增加新E2PROM器件的功能。 |
