非易失大容量数据存储方案及应用
摘要：海洋仪器在后期数据分析处理时数据存储电路是不可或缺的。针对海洋仪器对数据存储大容量非易失的要求，结合实际工作经验，给出几种扩展海量存储器的方案和实际电路。这些方案是以C8051F340为主控制器，充分利用C8051F340片上集成的I2C，SPI和I／O接口资源扩展大容量存储器，相比于传统的存储电路，省去了译码和锁存电路，同时简化了软件编程。经实际应用，这些存储电路工作稳定、功耗低，适用于中低速，需存储大量数据的仪器仪表。
在海洋仪器工作过程中，观测的周期比较长，累积的数据量往往比较大，要求使用大容量存储器。而且由于海洋环境恶劣，很多时候电池耗尽，仪器尚未回收，为了保证数据安全，必须采用掉电非易失存储器。EEPROM和Flash闪存，既有ROM的特点非易失性，又有比较高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小，集成度高，是比较好的选择。但早期的存储电路通常比较复杂，因为其存储器容量小，接口单一，为了扩大容量需要外加扩展地址线的译码和锁存电路。随着电子技术的发展，各种大容量存储器层出不穷。这些存储器在内部结构、实现技术、物理外观和工作电压等方面有较大差异，而在硬件接口上常见为I2C接口、 SPI接口和并行接口。
以Microehip公司生产的C8051F340为主控器，提出基于多种硬件接口的大容量存储设计方案，可方便移植到与51兼容的其他单片机系统。
1 C8051F340特性及硬件接口
C8051F340是Sihcon公司生产的混合信号片上系统型单片机。它的内核具有标准8052所有外设，包括2个全双工UART、1个增强型SPI端口，1个SMBUS端口，40个I／O引脚，4 352字节的内部RAM，128字节特殊功能寄存器等。C8051F340片上丰富的硬件资源，使其方便扩展不同的接口存储器。图1是基于C8051F340的硬件接口(I2C，SPI，GPIO)实现的3种大容量存储器扩展方案的示意图。
2 I2C总线扩展EEPROM存储器
2．1 I2C总线
在并行总线系统，CPU要完成与外部RAM或ROM的交换数据，通常需要有3组总线(地址、数据、控制总线)，采用如此多的并行总线可使控制速度快，与存储器交换数据方法简单。但是，在绘制电路板时，这些总线将耗费很大空间。而I2C存储器克服了这个缺点，它仅需要数据线SDA和时钟线SDL 2条总线即可。数据交换速率要求在ms级的场合，I2C存储器可以取代并行存储器。
2．2AT24C1024及与C8051F340的软硬件设计
AT24C1024是l Mb支持I2C数据传送协议的串行CMOSEEPROM，其内部结构为512页，每页为256字节，可用电擦除；它具有2种写入方式，一种是字节写入方式；另一种是页写入方式。允许在一个写周期内同时对1个字节到l页的若干字节的编程写入，l页的大小取决于片内页寄存器的大小。AT24C1024具有256字节数据的页面写能力。
C8051F340片上集成SMBus端口。SMBus完全符合系统管理总线规范1．1版，并与I2C串行总线兼容。连接在I2C总线上的器件
