FM25L256在配網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

牟學(xué)文，徐祿勇，李尚柏

（四川大學(xué) 輻射物理及技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 61005）

隨著科技的發(fā)展與儀器儀表的自動(dòng)化、智能化。設(shè)備要求更短的讀寫(xiě)周期，更低的功耗。特別是在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或高要求的工業(yè)控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)EEPROM具有較長(zhǎng)的訪問(wèn)周期，數(shù)據(jù)由于外界干擾而失真、丟失；當(dāng)系統(tǒng)故障或其他原因掉電時(shí)，有限次擦除可能造成狀態(tài)數(shù)據(jù)丟失，達(dá)不到實(shí)時(shí)反饋和有效控制的目的。FRAM是利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。鐵電晶體中心原子在外加電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)電場(chǎng)移走后，中心原子會(huì)保持在原來(lái)的位置。中心原子在沒(méi)有獲得外部能量時(shí)不能越過(guò)晶體中間層的高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置，從而達(dá)到掉電數(shù)據(jù)保護(hù)目的[1]。

1 FM25l256簡(jiǎn)介

寫(xiě)、掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和低功耗。讀寫(xiě)頻率可達(dá)25 MHz，而EEPROM讀寫(xiě)頻率為kHz量級(jí)，工作電壓2.7～3.6 V，旁路電流為1 μA。另外，能掉電保存數(shù)據(jù)達(dá)10年之久，工作的溫度范圍為－40～+85℃，還提供軟件、硬件的雙重寫(xiě)保護(hù)。FM25L256有8－pin SOIC和8－pin DFN兩種環(huán)保封裝，其引腳功能說(shuō)明如圖1所示[2]。

圖1 FM25L256封裝Fig.1 Package of FM25L26

FM25L256B是存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為32 768×8 bit的串行鐵氧隨機(jī)存儲(chǔ)器，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SPI接口訪問(wèn)其32 K空間，其操作和串行EEPROM相似，主要優(yōu)點(diǎn)是快速讀寫(xiě)功能、可無(wú)限次讀

各引用卻功能如下：

/CS:片選。低電平有效。高電平時(shí)為低功耗模式，無(wú)輸入，輸出為三態(tài)；下降沿跟操作字。

/WP:寫(xiě)保護(hù)，低電平有效，只禁止?fàn)顟B(tài)寄存器寫(xiě)操作。

/HOLD:保持，輸入引腳。CPU必中斷存儲(chǔ)器操作去執(zhí)行其他任務(wù)，將它置低，掛起當(dāng)前操作，器件忽略SCK或/CS的變化。

SCK:串行時(shí)鐘?？赏剿蠭/O動(dòng)作，上升沿輸入，下降沿輸出。因設(shè)備是靜態(tài)的，時(shí)鐘頻率在0～25 MHz間，在任何時(shí)候可被中斷。

SI:串行輸入。時(shí)鐘上升沿采樣，其他時(shí)間被忽略。被驅(qū)動(dòng)到有效邏輯電平以滿(mǎn)足電流供應(yīng)規(guī)范。（在單引腳數(shù)據(jù)接口中，可直接和SO連接）

SO:數(shù)據(jù)輸出引腳。在讀期間被驅(qū)動(dòng)到有效電平，其他時(shí)間（包括/HOLD低電平時(shí)）保持三態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸在串行時(shí)鐘下降沿被驅(qū)動(dòng)。

VDD:電源供電（2.7～3.6 V）。 VSS:接地端。

FM25L256還有1個(gè)8位的狀態(tài)寄存器，如表1所示。當(dāng)WPEN為0，/WP被忽略；WPEN為1，/WPEN可以寫(xiě)狀態(tài)寄存器。例如：WPEN為1，/WP為0時(shí)，硬件寫(xiě)保護(hù)，禁止任何寫(xiě)的操作；WPEN為1，/WP為1時(shí)，寫(xiě)狀態(tài)寄存器的 BP1、BP0位設(shè)置軟件寫(xiě)保護(hù)，其值和對(duì)應(yīng)的保護(hù)區(qū)域如表2。WEL是寫(xiě)使能的標(biāo)志位，送完允許寫(xiě)命令WREN，該位自動(dòng)置1，當(dāng)送完禁止寫(xiě)命令WRDI，該位又清零，直接修改將視為無(wú)效。因此，CPU可以讀寄存器命令，查寄存器的值，得出FM25L256寫(xiě)保護(hù)模式和工作狀態(tài)。

表1 狀態(tài)寄存器Tab.1 Status register

表2 塊存儲(chǔ)器Tab.2 Block memory write protection

2 配網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著電力供應(yīng)的日趨充足和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)供電質(zhì)量和安全要求更高。傳統(tǒng)放射式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)線路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度低、可靠性低、線損率高、故障排查困難等缺點(diǎn)。配網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[3]是由配網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端構(gòu)成的分布式電網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)在線監(jiān)測(cè)，控制電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為配網(wǎng)的科學(xué)管理提供信息和決策依據(jù)（根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)防性的定期檢修計(jì)劃，既可減少工作量又可防止設(shè)備的損壞）。從而實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化，管理科學(xué)化，提高了可靠性，方便了維護(hù)，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 配網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端結(jié)構(gòu)

監(jiān)測(cè)終端裝于電力系統(tǒng)的末端，一般工作在野外無(wú)人值守的惡劣環(huán)境下，實(shí)時(shí)記錄電站供電或用戶(hù)用電的各項(xiàng)重要參數(shù)，如供電時(shí)間、停電時(shí)間、停電時(shí)刻、供電峰值、供電谷值以及日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并最少保持3個(gè)月以上。記錄的數(shù)據(jù)可通過(guò)無(wú)線或相應(yīng)的接口送入計(jì)算機(jī)，作為配電網(wǎng)統(tǒng)一管理和電力調(diào)度的參考。配網(wǎng)終端整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單的分為處理器、數(shù)據(jù)采集、LCD顯示、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、GSM通信、其他通信接口8個(gè)功能模塊，其硬件連接都是以SPI總線和相應(yīng)的片選連接，結(jié)構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)都比較簡(jiǎn)單。配網(wǎng)終端的總體設(shè)計(jì)框圖如圖2。

圖2 配網(wǎng)終端整體設(shè)計(jì)框圖Fig.2 Whole block diagram of distribution terminal

微處理器采用C8051f340高性能處理器，流水線結(jié)構(gòu)的CIP－51高速控制器內(nèi)核、4352B的數(shù)據(jù)RAM、硬件增強(qiáng)型SPI等豐富的片內(nèi)資源，且有與標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)基本相同的指令集、軟件設(shè)定端口配置，可通過(guò)JTAG接口和USB Debug接口在線調(diào)試，設(shè)計(jì)方便。與DSP（Digital Signal Processor）相比，價(jià)格更便宜，成本更低。

配網(wǎng)終端采用高精度三相電能計(jì)量芯片ATT7022A（內(nèi)部集成了6通道16位ADC和高性能的24位DSP），減輕單片機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)。作為數(shù)據(jù)采集模塊，ATT7022A集成了功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理等電路，能夠測(cè)量各相以及合相的功率、能量、電流電壓有效值、功率因數(shù)、相角頻率等參數(shù)，充分滿(mǎn)足三相多功能電能表的需求。ATT7022A內(nèi)部的電壓監(jiān)測(cè)電路可以保證加電和斷電時(shí)正常工作，還提供一個(gè)SPI接口方便與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

LCD按鍵顯示模塊由按鍵開(kāi)關(guān)、簡(jiǎn)易鍵盤(pán)和液晶屏LCM12864ZK45組成，可實(shí)現(xiàn)選擇、查詢(xún)、方向鍵、設(shè)定、確定和相關(guān)顯示，查看監(jiān)測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)絕對(duì)時(shí)間。

監(jiān)測(cè)終端不采用自帶的定時(shí)器編程的軟件時(shí)鐘，因?yàn)榉爆嵉某绦虿焕谄渌K的實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位，也會(huì)失去系統(tǒng)絕對(duì)時(shí)間。MT41T94是一款高精度、多功能、低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件，除了具備日歷時(shí)鐘、鬧鐘等功能外，自帶有44字節(jié)的非易失性RAM，提供更精確的時(shí)間標(biāo)定、掉電時(shí)間鎖存、看門(mén)狗等功能，與MCU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的SPI接口。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)掉電，自動(dòng)切換到電池供電，鎖存當(dāng)前的掉電時(shí)間，保持絕對(duì)時(shí)間。上電時(shí)，單片機(jī)首先讀取上次掉電時(shí)間，并記錄來(lái)電時(shí)刻?？傊琈T41T94在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中提供供電時(shí)間、停電時(shí)刻、停電時(shí)間、來(lái)電時(shí)間、來(lái)電時(shí)刻等重要信息[4]。

通信模塊有無(wú)線通訊和有線通訊模塊。前者用西門(mén)子推出的TC35i無(wú)線模塊，可以快速、可靠、安全地進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真的傳輸，在物理連線無(wú)法到達(dá)的地方可方便地通訊。通過(guò)USB接口，可將記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備（如U盤(pán)）。RS232/RS485復(fù)用的串行通訊接口可以通過(guò)串口線同PC機(jī)通訊，適合無(wú)線服務(wù)盲區(qū)，或近距離的物理連接的本地設(shè)備之間。

存儲(chǔ)系統(tǒng)由FM25L256（256 Kb）和Flash存儲(chǔ)器M25P80(8 M)2部分組成，在停電時(shí)重要的系統(tǒng)設(shè)置和采集的數(shù)據(jù)能夠保存下來(lái)而不需電池供電，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本降低累了，可靠性提高了。它們都支持SPI接口，各施其職：FM25L256用于存儲(chǔ)CPU運(yùn)行所需的重要設(shè)置信息 （如運(yùn)算的比例系數(shù)、密碼等），采樣數(shù)據(jù)和中間計(jì)算結(jié)果。M25P80單位成本低，用于存放歷史的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)文件，既減少它的磨損又有利于減少系統(tǒng)的成本。

2.2 配網(wǎng)終端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

配網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)包括原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的記錄、任務(wù)操作記錄和統(tǒng)計(jì)文件。按照要求系統(tǒng)要保存三個(gè)月內(nèi)監(jiān)測(cè)的日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和一年內(nèi)各個(gè)月的月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包含運(yùn)行時(shí)間、合格時(shí)間、合格率、超上限時(shí)間、超上限率、超下限時(shí)間、超下限率、停電次數(shù)、停電總時(shí)間以及停電的詳細(xì)信息。如圖3所示，ATT7022A采集的數(shù)據(jù)和MT41T94時(shí)間記錄，是數(shù)據(jù)的來(lái)源。如時(shí)間異常，數(shù)據(jù)不參加統(tǒng)計(jì)，送M25P80保存以便能追溯原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，生成正確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；反之送FM25L256，一天結(jié)束時(shí)生成日統(tǒng)計(jì)文件，存在M25P80供以后查詢(xún)。然后將一天里停電信息附加在日統(tǒng)計(jì)文件里。一天數(shù)據(jù)處理結(jié)束，天數(shù)加1、時(shí)鐘清零。一個(gè)月滿(mǎn)，日統(tǒng)計(jì)文件生成月統(tǒng)計(jì)文件并存入M25P80。這樣，F(xiàn)M25L256以環(huán)形的方式存儲(chǔ)（從0地址存儲(chǔ)到整個(gè)存儲(chǔ)器滿(mǎn)，然后又循環(huán)從0存儲(chǔ)并覆蓋前面內(nèi)容，周而復(fù)始），數(shù)據(jù)可任意修改。M25P80只是存相對(duì)少得多而且變化慢的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和掉電信息，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，減少了擦除的次數(shù)，延長(zhǎng)使用時(shí)間。

圖3 數(shù)據(jù)系統(tǒng)流程Fig.3 Flow chart of data-system

2.3 FM25L256在配網(wǎng)終端的作用

FM25L256扮演的是數(shù)據(jù)緩存器，真正存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的是大容量的Flash存儲(chǔ)器M25P80。如果定義一個(gè)如下結(jié)構(gòu)體NetworkState，其所占字節(jié)數(shù)就可以確定[5]。

typedef struct NetworkState

{ unsigned char year；//日期：年、月、日

unsigned char month；

unsigned char date；

unsigned char hour；//時(shí)間：時(shí)、分、秒

unsigned char minute；

unsigned char second；

float voltage_RMS；//有效電壓

float reserved；//預(yù)留

}NetworkState；

由前面可知，月統(tǒng)計(jì)文件是以日統(tǒng)計(jì)文件為基礎(chǔ)的，日統(tǒng)計(jì)文件是以小時(shí)統(tǒng)計(jì)信息為依據(jù)的，同理，小時(shí)和分鐘的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源則分別是分鐘統(tǒng)計(jì)和每次測(cè)量的數(shù)據(jù)。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只簡(jiǎn)單地測(cè)量電壓，參數(shù)累計(jì)求和做平均作為該參數(shù)分統(tǒng)計(jì)值。與此同時(shí)，可以統(tǒng)計(jì)運(yùn)行時(shí)間、超上限時(shí)間、超下限時(shí)間、停電時(shí)間、各參數(shù)最大值、最小值等作為日統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容。日統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

typedef struct Statistics

{ unsigned char year；//日期

unsigned char month；

unsigned char date；

unsigned long runtime；//運(yùn)行時(shí)間

unsigned long uplmttime；//超上限時(shí)間

unsigned long dnlmttime；//超下限時(shí)間

float meanvoltage；//平均電壓

unsigned long powercuttime；//掉電時(shí)間

unsigned long maxmoment[3]；//最大電壓時(shí)刻：時(shí)、分、秒

unsigned long minmoment[3]；//最小電壓時(shí)刻：時(shí)、分、秒

unsigned char powercutcount://停電次數(shù)

unsigned char reserve；//保留

}Statistics；

日統(tǒng)計(jì)文件和月統(tǒng)計(jì)文件都占49個(gè)字節(jié)，其中掉電時(shí)間是CPU上電時(shí)直接從MT41T94中讀取的掉電時(shí)間。由于日統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)文件有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就要一個(gè)文件頭來(lái)表征它們的屬性：文件類(lèi)型（月文件還是日文件），文件建立的時(shí)間、文件名等，以示區(qū)別。

struct header

{ char filetype；//文件類(lèi)型

unsigned long createtime；//文件建立時(shí)間

char name[namesize]；//文件名

unsigned char reserve；//保留

}

就測(cè)量單相電壓來(lái)說(shuō)，必須包括：?jiǎn)未螠y(cè)量的14字節(jié)，最大及最小電壓各14字節(jié)，分統(tǒng)計(jì)的14字節(jié)及1小時(shí)60分鐘的分統(tǒng)計(jì)60×14，時(shí)統(tǒng)計(jì)的14字節(jié)及一天的時(shí)統(tǒng)計(jì)24×14，日統(tǒng)計(jì)文件49字節(jié)，一天共要1 253個(gè)字節(jié)。FM25L256有32 K（32 768字節(jié)）的空間可以利用，足夠存下生成日統(tǒng)計(jì)文件所需的數(shù)據(jù)。由此看出，分、時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)耗費(fèi)大部分的存儲(chǔ)空間，如果要測(cè)量更多的參數(shù)，存儲(chǔ)器空間不夠。其實(shí)，有問(wèn)題的單次測(cè)量才有存下來(lái)以備后用的必要，所以記錄分鐘、小時(shí)統(tǒng)計(jì)和時(shí)間錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)代替全部的數(shù)據(jù)，可以滿(mǎn)足要求，并節(jié)約更多空間。單次數(shù)據(jù)依次在FM25L256中環(huán)形存儲(chǔ)，下次輪到寫(xiě)該地址時(shí)，以前的數(shù)據(jù)將被覆蓋掉，日、月統(tǒng)計(jì)和時(shí)間錯(cuò)誤數(shù)據(jù)就存于Flash存儲(chǔ)器M25P80。另外，如果任務(wù)被打斷了，系統(tǒng)復(fù)位后如何處理上次未完成的任務(wù)，特別是數(shù)據(jù)未保存或保存操作中斷，處理不好會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。于是基于FM25L256掉電后能保存數(shù)據(jù)的特性，其內(nèi)建立一個(gè)任務(wù)記錄文件，每當(dāng)單片機(jī)完成任務(wù)的一個(gè)階段就以文件的方式記錄下來(lái)。單片機(jī)復(fù)位后，首先讀取任務(wù)記錄文件的最后一項(xiàng)，就知道上次停電正在完成的任務(wù)在什么階段，這樣就可以接著上次的任務(wù)繼續(xù)運(yùn)行。

隨著時(shí)間的推移，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器M25P80里的統(tǒng)計(jì)文件和原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越來(lái)越多，這給查找?guī)?lái)了極大的不便。統(tǒng)計(jì)文件是按時(shí)間順序存儲(chǔ)在Flash中的，要查找一個(gè)特定的文件就要順序讀取整個(gè)Flash塊，這就會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，效率低下，而且影響CPU的數(shù)據(jù)采集。如果預(yù)先在FM25L256里建立一個(gè)以環(huán)形存儲(chǔ)方式組織的目錄索引表，20字節(jié)的目錄項(xiàng)包括文件的名稱(chēng)、生成日期、時(shí)間是否過(guò)時(shí)、開(kāi)始地址。由于記錄文件的目錄項(xiàng)是按時(shí)間順序排列的，要索引文件，只要根據(jù)查找的時(shí)間計(jì)算和當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間差，然后換算成數(shù)據(jù)目錄數(shù)之差就可以找到目錄項(xiàng)。要找哪一天的數(shù)據(jù)，只需在里面調(diào)出它的地址，并訪問(wèn)它就行了。索引表要和統(tǒng)計(jì)文件的更新保持一致，才能索引到正確的位置，文件的快速更新要求索引表內(nèi)容也不斷變化，F(xiàn)M25L256也發(fā)揮了它的易寫(xiě)，無(wú)限讀寫(xiě)次數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

3 硬件設(shè)計(jì)

由于FM25L256支持SPI接口通信，直接將它和單片機(jī)C8051F340 的 SPI 引 腳 SCK、MOSI、MISO 相 連 ，R1、R2、R3作為上拉電阻，圖4是具體的SPI連接電路[6]。

圖4 C8051F340和FM25L256連接電路圖Fig 4 Connection circuit of C8051F340 and FM25L256

采用三線主機(jī)模式：C8051F340為主機(jī)，F(xiàn)M25L256為從機(jī)，P4端口的第3引腳為從器件FM25L256的片選信號(hào)。因?yàn)镾PI接口要與多個(gè)器件連接，每次只能選擇一個(gè)從器件，且NSS是受時(shí)鐘信號(hào)控制的，如果連接上了，主機(jī)SPI就只能控制一個(gè)器件，實(shí)現(xiàn)主從一對(duì)一通信，所以片選引腳NSS懸空。被NSS選擇的從器件只能以字節(jié)，而不能多字節(jié)進(jìn)行通信，大大降低了通信的速率?，F(xiàn)NSS懸空，用通用I/O口做片選，從而一個(gè)SPI可以分時(shí)控制多個(gè)器件，SPI接口就充分利用了。因?yàn)橐獙?duì)FM25L256進(jìn)行即時(shí)讀寫(xiě)，/WP通常被R5上拉成高電平，禁止硬件寫(xiě)保護(hù)。/HOLD和VCC都連在電源上，禁止其保持功能。

4 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制從器件之前，要對(duì)C8051F340進(jìn)行配置。首先，關(guān)閉看門(mén)狗以防止復(fù)位。然后，系統(tǒng)時(shí)鐘采用最高內(nèi)部時(shí)鐘12 MHz，經(jīng)SPI0CKL寄存器分頻使SPI總線時(shí)鐘可達(dá)6 MHz。 其次，SPI采用模式 0，即控制位 CPHA（SPI0CN.5）=0，SCK時(shí)鐘前沿采樣數(shù)據(jù)，CPOL （SPI0CN.4）=0，SCK時(shí)鐘低電平為空閑狀態(tài)。并且將SPI配置到相關(guān)端口，使能交叉開(kāi)關(guān)。接下來(lái)就可以進(jìn)行控制操作了[7]。

當(dāng)片選信號(hào)/CS為低時(shí)，送操作命令進(jìn)行相關(guān)操作，控制操作結(jié)束時(shí)將/CS置為高電平。操作應(yīng)遵循一個(gè)命令對(duì)應(yīng)一次有效片選，即一次操作之前片選拉低，以拉高片選結(jié)束操作。始終保證/CS的一次拉低和拉高對(duì)應(yīng)一次操作，有利于操作命令有序地切換。FM25L256提供了6個(gè)操作命令：寫(xiě)使能命令字（WREN）、寫(xiě)禁止命令字（WRDI）、寫(xiě)命令字（WRITE）、寫(xiě)狀態(tài)寄存器命令字（WRSR）、讀狀態(tài)寄存器（RDSR）和讀命令（READ）。其中前兩個(gè)是單操作命令，即是不跟任何操作數(shù)的命令，后面的4個(gè)命令都要緊跟像地址和數(shù)據(jù)這樣的操作數(shù)。

讀（寫(xiě)）數(shù)據(jù)步驟：送讀命令，2字節(jié)數(shù)據(jù)地址，SPI0DAT返回一字節(jié)或是多字節(jié)數(shù)據(jù)，并賦給定義的變量或是數(shù)組變量，拉高片選結(jié)束操作。（拉低片選，寫(xiě)使能、寫(xiě)命令、送寫(xiě)數(shù)據(jù)的2字節(jié)地址和緊跟一字節(jié)或是多字節(jié)的數(shù)據(jù)）。多字節(jié)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)，地址自動(dòng)增加，滿(mǎn)7FFF則置0。軟件操作流程圖如圖5所示。

圖5 軟件操作流程圖Fig.5 Flow chart of software operation

5 測(cè)試結(jié)果

A/D轉(zhuǎn)換器每秒采集3次數(shù)據(jù)，當(dāng)總線頻率為200 kHz，ATT7022A可與C8051f340無(wú)延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，F(xiàn)lash擦除時(shí)間為0.64 ms，而FM25L256頻率最大為6 MHz，讀寫(xiě)周期為49×1/6 000 000≈8.2 μs， 減少了寫(xiě)時(shí)間。 Flash能擦除 100 000次，不用FM25L256，數(shù)據(jù)變化對(duì)應(yīng)著flash擦除，一天就3×60×60×24=259 200次，反之，只需存儲(chǔ)一個(gè)日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和不正常的數(shù)據(jù)（留有余量10次），延長(zhǎng)了使用壽命。在總線為200 KHz的情況下，至少要訪問(wèn)文件的頭文件（20個(gè)字節(jié)）。最差的情況下，可能所有Flash的文件（如1 000個(gè)）才能找到所需要的文件，則要 0.000 005×20×1 000=0.1 s，因?yàn)楹芏嗥骷纪ㄟ^(guò)SPI總線和單片機(jī)相連，一個(gè)時(shí)刻只允許一個(gè)器件通訊，很多任務(wù)都要獨(dú)占SPI資源，這0.1 s的時(shí)間超過(guò)了ATT7022A數(shù)據(jù)采集的等待極限時(shí)間，勢(shì)必給系統(tǒng)帶來(lái)時(shí)間誤差，甚至造成數(shù)據(jù)不完全。而用索引文件，只需訪問(wèn)一個(gè)頭文件和數(shù)據(jù)時(shí)間，計(jì)算出差值和相對(duì)地址之差，然后直接訪問(wèn)該地址，共用時(shí) 0.000 005×（20+1+1）=0.000 11 s ，檢索時(shí)間減少到原來(lái)的0.11%。

6 結(jié)束語(yǔ)

FM25L256是一塊具有無(wú)限次擦寫(xiě)﹑高速讀寫(xiě)﹑低功耗，在掉電的情況下能把數(shù)據(jù)完整地保存起來(lái)的鐵氧存儲(chǔ)器芯片。使用它可避免其他的非易失性存儲(chǔ)器帶來(lái)的復(fù)雜操作（如寫(xiě)前必須擦除、塊擦除）和提高系統(tǒng)的可靠性。FM25L256在配網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端中的使用，不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，也提高了系統(tǒng)的可靠性。配網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端的現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行，也證明了這一點(diǎn)。正因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單，性能卓越，也廣泛地應(yīng)用于水表﹑煤氣表﹑汽車(chē)﹑多功能影印機(jī)﹑風(fēng)速測(cè)量?jī)x、打印機(jī)和其他在掉電情況下需要保留可靠數(shù)據(jù)的產(chǎn)品中。

[1] 馬良.鐵電存儲(chǔ)器工作原理和器件結(jié)構(gòu) [J].電子與封裝，2008，8（64）：37-38.MA Liang.The work principle and device structure of feram[J].Electronics&Pakaging，2008，8（64）:37-38.

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[3] 毛竹林.配網(wǎng)無(wú)線分布監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能終端的研制[D].成都:四川大學(xué)，2008.

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[5] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[6] 郝文化.Protel DXP電路原理圖與PCB設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[7] 童長(zhǎng)飛.C8051F系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)與C語(yǔ)言編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.