外设驱动库开发笔记40：AT25xxx外部存储器驱动

  我们在前面开发过AT24CXX系列EEPROM存储器，它使用的是I2C接口。不过有时候我们也会使用SPI接口的EEPROM存储器。在这一篇我们将来讨论AT25XXX系列EEPROM存储器的驱动设计、实现及使用。

1、功能概述

  AT25XXX系列EEPROM存储器采用SPI接口，因其操作简单且性价比高，常用于数据保存。出于开发面向AT25XXX系列EEPROM存储器操作的驱动目标，我们先来了解一下AT25XXX系列EEPROM存储器的基本情况。

1.1、硬件描述

  AT25XXX系列EEPROM存储器拥有从1K到2M的多种容量。AT25XXX系列EEPROM存储器采用SPI通讯接口。尽管容量跨度很大，但都采用相同的封装形式。具体的引脚排布及定义如下：

  为了更好地理解AT25XXX系列EEPROM存储器的操作过程，我们对CS、WP以及HOLD引脚做一个简单说明。
  首先来看一看CS引脚，CS为芯片选择引脚，低电平有效，AT25XXX系列EEPROM存储器被选中。当设备未被选中时，串行数据输入(SI)引脚将不接受数据，串行输出(SO)引脚将保持高阻抗状态。为了确保稳定的操作，CS引脚应在电源启动时跟随VCC。因此建议使用小于或等于10 kΩ的上拉电阻器连接到VCC。在电源启动后，要实现对AT25XXX系列EEPROM存储器的任何操作，都需要先将CS下拉到低电平。
  接下来我们看一看WP引脚，WP引脚为AT25XXX系列EEPROM存储器的写保护引脚。当写保护(WP)引脚保持高电位时，AT25XXX系列EEPROM存储器允许正常的读/写操作。当写保护(WP)引脚为低电平时，WPEN位设置为逻辑“1”时，所有对状态寄存器的写操作都被禁止。但如果内部写周期已经启动，那么写保护(WP)引脚变为低电平对状态寄存器的任何写操作都没有影响。当状态寄存器中的WPEN位设置为逻辑“0”时，写保护(WP)引脚的功能被屏蔽。
  最后我们来看一看HOLD引脚，暂停串行输入(HOLD)引脚低电平有效。暂停串行输入(HOLD)引脚与芯片选择(CS)引脚一起使用来暂停AT25XXX系列EEPROM存储器。当设备被选中，一个串行序列正在进行中，HOLD可以用来暂停与主设备的串行通信，而不需要重新设置串行序列。此时，串行数据输入(SI)引脚的输入将被忽略，而串行数据输出(SO)引脚将处于高阻抗状态。

1.2、通讯接口

  AT25XXX系列EEPROM存储器采用SPI通讯接口。AT25XXX系列EEPROM存储器由主机控制器(通常称为SPI主机)发送的一组指令控制。与AT25XXX系列EEPROM存储器的通信必须由SPI主设备(如微控制器)发起。SPI主设备必须在串行数据时钟(SCK)引脚上为AT25XXX系列EEPROM存储器生成串行时钟。AT25XXX系列EEPROM存储器总是作为一个从属操作，因为SCK总是一个输入。主机与AT25XXX系列EEPROM存储器通讯的拓扑图如下所示：

  SPI主机通过SPI总线与AT25XXX系列EEPROM存储器通信，SPI总线由四条信号线组成：芯片选择(CS)、串行数据时钟(SCK)、串行数据输入(SI)和串行数据输出(SO)。SPI协议定义了总共四种操作模式(模式0、模式1、模式2或模式3)，每种模式在SCK极性和相位以及极性和相位如何控制SPI总线上的数据流方面有所不同。AT25XXX系列EEPROM存储器支持两种最常见的模式，SPI模式0和3。

1.3、命令操作

  AT25XXX系列EEPROM存储器被设计成直接与同步串行外围接口(SPI)接口。AT25XXX系列EEPROM存储器使用一个8位指令寄存器。所有的指令、地址和数据首先由高位开始传送，然后由高到低依次进行。指令列表及其操作代码如下：

  从上表我们知道，除了操作存储区域外，还可以操作状态寄存器。AT25XXX系列EEPROM存储器包括一个8位状态寄存器。状态寄存器位调节设备的各种特性。这些位可以通过指令进行更改。具体的结构如下：

  状态寄存器除了反应当前的状态外，实际上有些位还有配置功能。关于致谢为的属性及具体含义如下：

  通过写状态寄存器（WRSR）指令可以配置写保护使能和写保护的区域。块写保护位(BP1、BP0)决定了存储阵列的写保护区域。两位决定了阵列保护的四个级别，分别是：没有一个内存阵列被保护；上四分之一地址范围内存阵列被保护；上半部分地址范围内存阵列被保护；所有的内存阵列都是写保护的，这意味着所有的地址位都是只读的。块写保护级别和相应的状态寄存器控制位关系如下：

  而写保护使能 (WPEN)位用于启用或禁用写保护 (WP) 引脚。当WPEN位设置为逻辑“0”时，写入EEPROM数组的能力取决于块写保护(BP1、BP0)位的值。写入状态寄存器的权限是由WEL位控制的。当WPEN位设置为逻辑“1”时，状态寄存器是只读的。当WP引脚低且WPEN位设置为逻辑“1”时，硬件写保护就启用了。当设备被硬件写保护时，对状态寄存器的写操作，包括块写保护、WEL和WPEN位，以及对块写保护位所选择的内存阵列中的段的写操作被禁用。当启用硬件写保护时，只允许对未受块保护的内存段进行写。当WP引脚为高电平或WPEN位逻辑为“0”时，硬件写保护被禁用。当硬件写保护被禁用时，只允许对未被块保护的内存段进行写。当WPEN位被硬件写保护时，只要WP引脚保持低，它就不能被设置回逻辑“0”。写保护的关系如下所示：

  AT25XXX系列EEPROM存储器拥有从1K到2M的不同容量，寻址范围的不同所需的地址位数也不相同。地址位