AT45DB161在税控器开发中的应用

引言

税控设备是国家税务部门实施税收管理信息化的必然手段之一，税控器作为税控设备之一，它是在计算机等电子设备的配合下实现税控功能的电子装置，能保证数据的正确生成、可靠存储和安全传输，同时能满足税务机关的管理和数据核查等要求。它内部装有自动记录，但不能更改和抹掉计税存储器，由于系统记录着每日的营业数据和应纳税额，因此可作为向税务机关纳税的凭据。这就决定了税控器中必然要包含可靠的存储芯片。事实上，在众多型号的存储芯片中，at45dbl6l芯片则更加适合在税控器中的应用。

税控器的总体概述

税控器平台应具有实时时钟和记录税控数据的大容量存储器、符合iso 7816标准的ic卡读写器，以及支持税控卡、用户卡和税务管理卡。要能通过usb或串口与主机通信，同时要具有在掉电后可保存存储器数据和时钟运行的备份电池。其内部硬件系统结构见图1所示。

flash存储芯片

at45dbl61是atmel公司推出的大容量串行flash存储器，采用串行外围接口spi系统；同时具有体积小、容量大、功耗低和硬件接口简单等特点，非常易于构成微型低功耗的测量系统。最大时钟频率可达到20mhz，它支持页和块(1块=8页)擦除功能。存储器有4 096页，每页528b容量，并有两个528b的缓冲区，共2mb存储空间。

◇at45dbl61的引脚功能

at45dbl61具有28脚tsop、28脚soic和24针cbga等封装形式。图2所示是其引脚排列。各引脚的主要功能如表1所列。

◇操作模式

at45dbl61的操作码有26条，按操作对象的不同可以分为与页相关操作和与页无关操作；与页相关操作包括：读主存页、主存页数据拷贝到缓冲区、主存页与缓冲区数据比较、缓冲区数据写入主存页、页擦除、块擦除、页编程和页重写等；与页无关操作则包括：读缓冲区、写缓冲区和读状态寄存器。其中缓冲区数据写入主存页的操作中又包括写前擦除和边写边擦，具体应用要依据实际情况来定：如果写数据前已确保该页被擦除(数据全是0xff)，则可使用写前擦除操作来减少操作时间，以提高系统的速度；而如果不能保证该页已经被擦除，为保险起见，建议使用边写边擦操作来提高系统的可靠性。

at45dbl61支持spi系统工作方式，spi的四种工作方式如图3所示。

其中支持spi 0和spi 3两种方式的时序图分别如图4和图5所示。

对于不同的操作模式，即使在执行相同的操作时，其操作码也可能不同。如读存储页操作，spi 0模式下的命令代码为52h，而spi 3模式下的命令代码则为d2h。

除读状态寄存器外，所有的命令格均示于图6图中的rr：代表保留位，建议清零。

操作时，mcu首先向at45dbl6l发送1个命令字节，其后跟随24位地址数据(前两位为保留位，其后12位为页地址选择位，最后10位为页内开始字节地址)，最后根据不同的操作对si执行不同的处理。如写操作后面紧跟着待写入的数据(高位在前)，那么，读存储页就要延迟32个sck时钟周期以处理读操作，读缓冲区则需延迟8个sck时钟周期。读状态寄存器的时序(spi 0)如图7所示。

读状态寄存器(sck上升沿写入)时，在写入命令字节(57h)后，如没有地址数据，那么，在其后的8个sck周期就可以直接从so读取status数据，而且可以连续读取，直到片选信号/cs置高为止。

基于at45dbl61税控器的存储电路设计

◇系统硬件设计

图8所示为at45db16l与w78e516b连接示意图。虽然flash的工作电压和mcu不同，但它们都不需要电平转换，两者仍能正常通讯，从而简化了电路设计，节约了系统成本。由于wp接高电平，因而去掉了flash前256个字节的写保护功能，并且不会对系统的安全造成隐患，同时还节约了单片机的i/o口资源。为了保证对flash操作的可靠性，上电后，可对flash在操作前复位一次。at45db16l的rdy没有占用单片机的i/o口，可在软件处理中通过读状态寄存器的方法来确定flash内部操作是否处于忙状态。

◇系统软件设计

系统中包含智能卡的读写、flash读写和串口通讯处理操作，对于智能卡读写和串口通讯处理，由于和本文的侧重点相关不大，就不再一一介绍了。flash的读写操作主要包括读缓冲区、读存储页、读状态寄存器、写缓冲区和写存储页。下面以flash的读写存储页的操作为例，简要介绍一下软件处理流程。

flash写数据过程都采用先写入缓冲区，再从缓冲区写入存储页中方法，且数据都是以页为单位，每次要写入528个字节。如果只修改页中部分数据，而保留该页其他数据，那么，必须先把该页数据拷贝到缓冲区中，然后调用写缓冲区操作，再把缓冲区的数据写入该存储页中。具体的实现请参考文献[1]。

结束语

at45dbl61串行flash存储芯片在税控器中的实际应用效果很好，而且编程也比较简单，与其它一些flash存储芯片相比，at45db16的突出特点是电路简单，存储容量大，占用系统资源少。