本文對AT24系列存貯器和AT89系列單片機的特征及總線狀態作為介紹,并以AT24C01與AT89C2051為例詳細描述了通用存貯器IC卡的工作原理及用單片機對其進行讀寫操作的基本電路連接和軟件編程方法。

通用存貯器IC卡是由通用存貯器芯片封裝而成的,由于它的結構和功能簡單,生產成本低,使用方便,因此在各領域都得到了廣泛的應用。目前用于IC卡的通用存貯器芯片多為E2PROM,其常用的協議主要有兩線串行連接協議（I2C）和三線串行鏈接協議,其中比較常用的是ATMEL公司生產的AT24系列芯片。以該系列中的AT24C01為例,它具有1k的存貯容量,適用于2V～5V的低電壓/標準電壓的操作,具有低功耗和高可靠性等優點。而AT89C2051雖是ATMEL公司89系列單片機的低檔型,但它具有2k的FLASH ROM（可重編閃速存貯器）、128×8位內部RAM及全靜態操作方式,同樣也具有低功耗和較強的功能。下面以AT24C2051為例,對通用存貯器IC卡的工作原理及基本電路連線作一介紹,該線路簡單,使用靈活,能可靠地對通用存貯器IC卡進行讀寫。

2、硬件特性

2.1 AT24系列存貯器的特性

AT24系列存貯器芯片采用CMOS工藝制造,內置有高壓泵,可在單電壓供電條件下工作。其標準封裝為8腳DIP封裝形式,各引腳的功能說明如下：

SCL：串行時鐘。在該腳的上升沿時,系統將數據輸入到每個EEPROM器件,在下降沿時輸出。

SDA：串行數據。該引腳為開漏極驅動,可雙向傳送數據。

A0、A1、A2：器件/頁面尋址。為器件地址輸入端。在AT24C01/02中,該引腳被硬連接。

Vcc：一般輸入+5V的工作電壓。

對于AT24系列通用存貯器IC卡來說,通常只需使用四個觸點。AT24C01的內部組態為128個8位字節,而對隨機字尋址則需要一個7位地址。

2.2 總線狀態及時序

A24C01的SCL及SDA兩總線可通過一個電阻上拉為高電平,SDA上的數據僅在SCL為低電平時周期才能改變。當SCL為高電平時,SDA的改變表示“開始”和“停止”狀態。此時,所有地址和數據字都以8位串行碼方式輸入輸出EEPROM。

開始狀態：SCL為高電平時,SDA由高電平轉入低電平。該命令必須在其它命令前執行。

停止狀態：SCL為高電平時,SDA由低電平轉入高電平。該命令可終止所有通訊。
確認：相同總線上的設備在收到數據后,以置SDA為低電平的方式對其進行確認。

2.3 器件尋址

AT24系列EEPROM在開始狀態后需緊接一個8位器件地址,以進行應讀寫操作。設備尋址碼的高4位為1、0、1、0,對于AT24C01/02,尋址碼高4位后面的三位是器件尋址碼,與它們的硬連線管腳相對應。最低應是讀寫選擇位,置0時可激發讀操作。
具體的格式如下：1010A2A1A0R/W

2.4 AT89C2051芯片

AT89C2051是MCS-51產品的兼容型,它具有2k的FLASH ROM、128字節ROM,15根I/O引線、兩個16位定時/計數器、一個五向量兩級中斷結構、一個全雙工串行口、一個精密模擬比較器以及片內振蕩電路和時鐘電路。它的P1口和P3口是雙向I/O口,其中P1.2～P1.7、P3.0～P3.5和P3.7帶有內部上拉電阻。在AT89C2051用作輸入端時,將首先向引腳寫“1”而使內部MOS管截止以便引腳處于懸浮狀態,從而可獲得高阻抗輸入。