E2PROM一般有两种接口，分别为I2C接口 和SPI接口。由于SPI为3/4线制接口，输入、输出分离，读写简单，总线速度快，因此大容量的串行E2PROM多采用SPI接口的串行E2PROM。本节内容以Microchip的AT25040B 为例进行介绍，其它的SPI接口的串行E2PROM结构和用法都是类似的，在使用时注意读一下使用手册和注意事项即可。
1.芯片的管脚定义与封装结构
封装：如图1所示有4种封装，硬件工程师和PCB layout需要注意正确选型和使用
图1 SPI接口E2PROM（AT25010B）
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管脚定义：
#WP ： #WP为写保护管脚，为低时，整个芯片处于写保护状态。#HOLD一般和#CS 配合使用，可以在读写期间隔离串行输入输出。在#HOLD为低电平 期间，SO为高阻状态，时钟信号与SI都被忽略。多数设计电路#HOLD脚直接接高电平。
表1
| 管脚（Pin Name) | function | 功能 | 备注 |
| #CS | Chip Select | 片选 | 低电平有效 |
| SCK | Serial Data Clock | 串行时钟 | |
| SI | Serial Data input | 串行数据输入 | |
| SO | Serial Data Output | 串行数据输出 | |
| GND | Ground | 地 | |
| #WP | Write Protect | 写保护 | 低电平有效 |
| #HOLD | Suspends Serial Input and Output | 输入悬浮,输出高阻 | 输出高阻 |
2. SPI接口E2PROM的特点：
（1）速度快，相比较I2C接口，SPI的速度一般在5M左右，有的可以支持20M
（2）SI/SO输入、输出分离在写入的同时可以查看输出，操作简单
（3）在使用时需注意SPI 模式（Mode），一般在存储器的操作中采用Mode0 或Mode3
Mode0 与Model3的区别如图2所示，
图2 SPI读写模式
SPI 接口E2PROM内部结构框图如图3所示，SI，＃CS ,＃WP , SCK 等信号译码，进行数据的寻址与锁存。
图3 SPI接口E2PROM内部功能框图
3. SPI接口E2PROM硬件扩展
图4显示了如何进行SPI E2PROM的多片扩展使用。Master一般是MCU，DSP或FPGA，SS0-3可以是专用的接口，也可以是GPIO，只要每次只有一位为低电平就可以正确选择对应的Slave芯片。
图4 SPI接口E2PROM扩展
4. SPI E2PROM的读写命令：
无关项：见表2，其中X为无关项，可以为0也可以为1。
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操作命令：
SPI E2PROM操作命令总计6条，分别为写使能锁存，复位写使能，读状态寄存器，写状态寄存器，读数据，写数据；如要进行写操作，则首先确保写使能正确执行。一般情况下，当#CS由低到高转变后会置位写使能。一般在写操作前一般会先进行写使能操作，之后跟写操作。
表2
| 命令Instruction
name |
命令格式Instruction
format |
操作
operation |
命令描述 |
| WREN | 0000X110 | Write enable Set
write enable latch |
写使能锁存 |
| WRDI | 0000X100 | Write disable instruction
Reset write enable latch |
复位写使能 |
| RDSR | 0000X101 | Read status Register | 读状态寄存器 |
| WRSR | 0000X001 | Write status register | 写状态寄存器 |
| READ | 0000A011 | Read data
from memory array |
读数据A表示AT25040的第9位地址 |
| WRITE | 0000A010 | Write data to
memory array |
写数据A表示AT25040的第9位地址为0或1 |
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状态寄存器
状态寄存器的格式如表3
表3
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状态寄存器内容解释，
状态寄存器内容详细解释见表4
表4
| 位（Bit） | 定义（Definition) | |
| Bit0 (#RDY) | Bit0=”0” (#RDY) indicate the device is ready | Bit0=”0” (#RDY) 指示设备已经准备就绪，可以继续各种操作 |
| Bit0 = “1” indicates the write cycle is in progress. | Bit0 = “1”指示正在处理内部编程过程。 | |
| Bit1 （WEN） | Bit1 = “0” indicates the device is not write enabled | Bit1 = “0” 指示器件没有处在写使能状态 |
| Bit 1 = “1” indicates the device is write enabled. | Bit1 = “1”指示器件已处在写使能状态 | |
| Bit2(BP0) | See table 5 | 见表5 |
| Bit3(BP1) | See table 6 | 见表5 |
| Bits 4–7 are “0”s when device is not in an internal write cycle. | ||
| Bits 0–7 are “1”s during an internal write cycle. | ||
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写保护控制
写保护的详细内容见表五，
表5
5. 读写操作时序图：
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数据时钟同步图，如图5所示
图5 数据时钟同步图
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写使能 ， 如图6
图6 写使能时序图
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写使能复位，如图7
图7 写使能复位
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读状态寄存器
读状态寄存器，在写命令阶段命令的位（Bits ）与主设备上升沿对齐，在数据读取阶段，数据位的输出与时钟的下降沿对齐，因此主设备捕获该数据时应与时钟的上升沿对齐。
图8 读状态寄存器
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写状态寄存器
状态寄存器的内容，紧跟操作命令，中间没有间断。都是从高位到低位，如图9。
图9 写状态寄存器时序
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读操作
从图10可以看出，在读操作的数据阶段，从设备数据在时钟的下降沿输出，主设备在该数据时捕获时应该与时钟上升沿对齐。对于大容量的存储器，注意高位地址的位置。
图10 读操作时序图
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写操作
在串行移位时，高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。
图11 写数据操作
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#HOLD时序图
在#CS为低电平时，如果#HOLD由高到低变化，输入SI被忽略，SO为高阻输出。主要用途是临时中断读写过程，当需要恢复时可以将#HOLD拉高，可以继续被中断的过程。在没有硬核支持的MCU操作时，会经常使用。
图12 #HOLD 时序控制
6. 编程步骤及注意事项
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读操作
- 写读命令–>读地址（SI），在数据下降沿准备数据，在上升沿写入。串行化时高位在前，低位在后。
- 读数据（SO），主设备上升沿数据捕获数据，高位在前低位在后，串行左移。
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写操作
- 写使能置位
- 写操作，写命令–>写地址（SI）
- 写数据（SI），高位在前低位在后
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编程
在写数据结束后，当#CS由低到高启动编程（烧录），大约持续时间为5毫秒。也可以利用读取状态寄存器的结果进行识别。
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编程时钟
最高可支持20Mhz
7. 相关芯片
相关芯片有AT25080B，AT251600B，AT25320B，AT25640B等，管脚兼容，容量以2的幂次增长，请自行阅读相关资料，确定编程注意事项。
spi eeprom deivce verilog 模型
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对应视频：
