I2C-BUS监控E2PROM器件CAT24C021及应用

2006-05-07 15:49:49来源: 国外电子元器件

CAT24C021是美国CATALYST公司生产的电源监控复位器件,它是集E2PROM存储器、看门狗定时器、复位控制器三种功能为一体的芯片,在很大程序上降低了系统成本其对电路板空间的要求。其内置的看门狗定时器为微处理器提供独立的保护系统,一旦系统出现故障,在超时之后,复位信号便做出响应。其Vcc检测电路可使系统免受低电压的影响,当检测到最小工作电压时,系统将复位,直到Vcc返回到正常值为止。其存储器部件采用的是2048位串行的E2PROM,具有简单的2线I2C接口。

1 CAT24C021的结构、特点

1.1 结构

CAT24021采用8脚DIP和SOIC封装,图1为其DIP封装的引脚排列图,图2为其内部结构框图。以下为CAT24C021的引脚功能描述。

NC:空脚;

RESET:低电平复位输出信号;

WP:将该管脚接高电平,E2PROM就实现了保护(只读);读该管脚接地或悬空,可以对E2PROM实行改写操作;

Vss:地;

SDA:串行数据/地址输入脚,用来输入输出数据。和其它的I2C总线一样,该脚为漏极开路输出,需接上拉电阻。作为输入口时,该引脚上的电平跳变将复位看门狗定时器;

SCL:串行输入输出数据时,该引脚用于输入时钟;

RESET:高电平复位输出信号;

Vcc:电源电压。

1.2 特点

CAT24C021的主要特点如下:

●数据线上的看门狗定时器占用I/O口特少;

●具有可编程的复位门槛电平;

●具有简单的2线I2C总线接口;

●400kHz高数据传送速率;

●2.7~6V的宽工作电压范围;

●采用低功耗CMOS工艺;

●采用16字节页写缓冲区;

●具有片内防误擦写保护;

●可同时提供高、低电平复位信号输出;

●具有100万次擦写周期(比其它系列串行E2PROM大一个数量级);

●数据保存可长达100年;

●商用级、工业级和汽车温度范围。

2 工作原理

2.1 复位控制

在系统出现故障、上电/掉电期间及外部触发信号作用下,CAT24C021能够提供一个可靠的复位信号,其典型的复位脉冲宽度为200ms。

2.2 看门狗定时器

看门狗定时器为微控制器提供一个独立的保护,如果在1.6秒内SDA管脚上的电平未发生跳变,CAT24C021将会产生一个复位信号。

2.3 硬件数据信号

CAT24C021的数据保护措施保证了数据的高度完整性,具体措施有两种:

(1)具有WP写保护引脚,将WP接到高电平,存储器被写保护(只读);

(2)当Vcc下降到复位门槛电平VTH以下时,E2PROM读写禁止。

2.4 复位门槛电平

CAT24C021具有5种不同的复位门槛电平,分别为4.50~4.75V,4.25~4.5V,3.00~3.15V,2.85~3.00V,2.55~2.70V。为了设计使用的灵活性,CAT24C021可编程将当前的复位门槛电压转换成另外四种复位门槛电压。一旦设定了门槛电压,即使重复循环上电,复位门槛电压值不会改变,除非使用编程器。

2.5 对CAT24C021 E2PROM的读写操作

除了在进行写操作时需将WP置低电平外,CAT24C021完全遵从I2C总线数据传送协议。

3 应用

在非接触IC卡收费机用FLASH存储器29C010A作为交易数据存储器,因为29C010A具有扇区操作特性,每次必须写入128个字节的有效数据,而1条交易记录只有16个字节。所以笔者把CAT24C021作为暂存区(断电数据保持),当存满128字节(即8条记录)后,再写入29C010A,这样便减少了对29C010A写操作的次数,延长了芯片使用寿命。CAT24C021擦写次数为1000000次,可写入交易数据的总记录条数为2×8×100000016000000条,以每天发生1000条交易数据,一年按365天来计算,一片CAT24C021可使用16000000÷(365×1000)=43年!

CAT24C021与I2C串行总线的E2PROM器件相同,它们都使用两线通信协议,而CAT24C01增加了写保护引脚WP,从而使器件具有较大灵活性,另外还可与其它需要高或低电平复位的微控制器或集成电路相连,在此笔者以89C51为例给出了CAT24C021与其接口的电路图,如图3所示。

89C51与CAT24C021接口应用的软件包括:发送起始位、发送停止位、发送应答位、检查应答位、字节写、字节读、复位看门狗定时器等子程序,限于篇幅,在此从略。

4 使用注意事项

(1)CAT24C021的高复位输出引脚7须下拉,低复位输出引脚2须上位,否则不能对CAT24C021的E2PROM进行正常操作;电阻通常选择2kΩ~20kΩ;

(2)CAT24C021的最小复位脉冲为130ms,可满足大多数芯片的复位要求,当要求的复位时间较长时,可增加一级单稳态触发器;

(3)CAT24C021的看门定时器溢出时间为1.6秒,如果对I2C总线的访问周期大于溢出时间,应在SDA管脚通过输入上升沿(下降沿也可)信号来复位看门狗定时器;

(4)CAT24C021除了电复位和看门狗溢出复位外,也可由外部触发信号对其复位,即2脚输入负脉冲或第7脚输入正脉冲,此功能可用于手动复位。

(5)在使用某些早期的单片机开发系统时,由于受开发系统RST的影响,CAT24C021将持续输出复位信号(即RESET引脚恒为高),而导致无法进行仿真调试,这时可暂时割断CAT24C021的RESET引脚与仿真CPU之间的连线;

(6)建议用户不要使用可编程复位门槛电压转换功能。

CATALYST公司还提供了CAT24C041、CAT24C081、CAT24C161系列产品,其功能与CAT24C021一致,但其内部的E2PROM容量分别为4k、8k、16k位,用户可根据需要选用。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2197.html
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