概述


CSI24C021是Catalyst公司推出的新一代E2PROM，它集E2PROM， 精确复位控制器和看门狗（WDT）三种功能于一体，不仅减少了外围器件，缩小了对电路板空间的占用，提高了可靠性，同时也降低了系统功耗和成本，便于系统的小型化低功耗设计。

CSI24C021为I2C总线结构，只需2根线(SDA SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送。芯片的存储容量为256字节；采用低功耗设计，可最低工作在2.7V；性能稳定，数据可保持长达100年，能反复擦写1，000，000次。


工作原理


1.看门狗(WDT)

单片机系统运行时受到外部干扰，程序有时会出现"跑飞"，而进入死循环，导致整个系统瘫痪。为了防止这一现象的发生，在对系统稳定性要求较高的场合往往加入看门狗电路。CSI24C021内部集成了看门狗定时器，一旦系统死机，无法在1.6s内对CSI24C021进行一次操作（即改变SDA管脚上的电平），内部的看门狗定时器将会溢出，CSI24C021 将产生一个复位信号，强迫单片机重新启动。

2.数据读写

CSI24C021支持I2C 总线数据传送协议。I2C 总线是PHILIPS 公司推出的芯片间串行数据传输总线，2根线(SDASCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，能够十分方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。在I2C 总线数据传送协议中将器件分为主器件与从器件。主器件与从器件都可进行数据收发，但收发过程由主器件控制。CSI24C021是作为从器件来进行操作的。

一个完整的数据收发过程可分为以下五部分：启动总线、器件寻址、数据传送、终止总线和应答。

2.1总线的启动和终止

在SCL为高电平时，SDA上一个由高到低的跳变就可以启动总线，反之一个由低到高的跳变就会终止总线。CSI24C021捕捉到SDA上的变化后便会给予应答。

2.2应答

在成功完成1字节数据传输后，在SCL的一个由低到高再由高到低的周期里，保持SDA为低电平，即为应答信号。

2.3器件寻址

I2C器件没有片选信号，主器件依靠对从器件寻址中确定选中哪个I2C器件。I2C器件的从地址是由I2C总线委员会实行统一发配的。CSI24C021的从器件地址高4位为1010，接下来三位为任意位，最后一位 决定是进行读还是写操作。

2.4写操作

主器件启动总线后发送器件从地址（其中R/W＝0），当收到CSI24C021的回应表示从器件已经选中，接着发送数据存放在CSI24C021中地址，收到回应后发送1字节数据，收到回应后继续发送数据直到数据全部发送完毕后，主器件结束总线，从而完成了数据写操作。由于CSI24C021的页写缓冲区为16字节，所以一次最多只能写入16字节数据，如果要写入的数据多于16个，就重复上一过程。

2.5读操作

主器件启动总线后发送从器件地址（其中R/W＝0)，收到CSI24C021的回应后发送读数据的地址，从而执行了一次"伪写操作"，收到回应后，再次启动总线并发送从器件地址，此时置R/W ＝1，收到回应后，就可以开始读取数据。一次读操作可以将CSI24C021中所有的数据全部读出。


硬件连接


CSI24C021采用的是I2C总线结构，与AT89C51进行数据交换只需将SDA和SCL分别与AT89C51的I/O口相接便可。需要注意的是，即使不使用CSI24C021的复位功能，RESET上的上拉电阻和/RESET上的下拉电阻也不可缺少，否则芯片将不能正常工作。(如图1所示)


典型应用


下面以笔者设计开发的电话拨号控制器为例介绍CSI24C021的具体应用。

现在一些单位为了防止工作人员私自使用单位电话拨打长途电话，往往采用给电话加锁的方式予以控制。但这种方法不仅既不方便也不安全，而且只能控制长话而无法对其他电话（如信息台，IP电话）的拨打进行控制。为了解决这一问题笔者研制了电话拨号控制器，系统框图如图2所示。

电话拨号控制器主要由微处理器AT89C51、CSI24C021、双音多频收发器MT8880和继电器组成。其工作原理是：普通用户拨出的电话号码为模拟的双音多频码。首先由MT8880对其进行数字解码。解码后，单片机根据从CSI24C024中取出设置，对电话号码进行比较分析，如果判定该号码为普通用户允许拨打的号码，单片机将通过MT8880将号码拨出，同时通过继电器将本地电话与电话网接通，此时用户就可以进行正常通话。如果用户拨打禁止拨打的号码（如：长话，信息台），单片机将终止该项服务。高级用户需要使用电话时，首先按"＃"以进入密码输入状态，输入的密码由MT8880解码并与从CSI24C021中读出的事先设置好的密码进行比较。确认无误后，用户就可以拨打其权限许可的电话号码了。此外高级用户还可以对拨号器进行设置（如修改密码，设置允许普通用户拨打的号码）。用户通话结束时，无论哪一方先行挂机，单片机都将通过继电器断开电话与电话网之间的连接。当MT8880监测到有电话呼入时，单片机将通过继电器将电话与电话网接通，因此该系统并不影响电话呼入。另外，根据实际需要，拨号器还可以设置多个用户级别。

在该系统中，CSI24C021中存储了高级用户的密码和允许普通用户拨打的电话号码族。密码设置方法与普通IC卡电话相同。设置号码族的方法如下：

如要允许普通用户拨打市内电话，以北京为例，北京市内固定电话为8位，分别以6和8开头。高级用户在密码输入正确后，按"*"号，进入号码族设置状态，接着输入6#######（#为非限定为位），最后输入"*"表示确认。听到"嘀嘀"两声，表示系统接受了6字头号码的设置。其它电话号码的设置方法与之类似。

此外，该系统还可以扩展常用电话号码记忆与快速拨号，电话使用情况记录等功能。