STC15W104 是一款基于 8051 核心的單片機(jī)，它是 STC 系列中非常常見的微控制器之一。STC15W104 擁有多種優(yōu)良的特性，其中包括內(nèi)置的 EEPROM（電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器），使得其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和長(zhǎng)期數(shù)據(jù)保持方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。EEPROM 是一種常用于存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)值、用戶設(shè)置等非易失性存儲(chǔ)器，在嵌入式系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用。本文將詳細(xì)介紹 STC15W104 內(nèi)部 EEPROM 的工作原理、使用方法、以及相關(guān)的編程技巧。

1. STC15W104 微控制器概述

STC15W104 是一款 8 位單片機(jī)，采用了 8051 架構(gòu)。它具有豐富的外設(shè)，包括 I/O 接口、定時(shí)器、串口、PWM、ADC、以及內(nèi)存系統(tǒng)，其中就包括了內(nèi)置的 EEPROM。該系列微控制器通常用于需要低功耗、可靠性的嵌入式應(yīng)用。STC15W104 的 EEPROM 存儲(chǔ)器容量通常為 256 字節(jié)，并且可以進(jìn)行多次讀寫操作，是一種非常適合長(zhǎng)期數(shù)據(jù)保存和讀取的小容量存儲(chǔ)器。

2. EEPROM 基礎(chǔ)知識(shí)

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一種能夠通過電信號(hào)擦除和重新編程的存儲(chǔ)器。與傳統(tǒng)的 ROM（只讀存儲(chǔ)器）不同，EEPROM 允許在不移除芯片的情況下直接通過電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的擦除和重寫。其最大優(yōu)勢(shì)在于能夠長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，即使斷電后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

STC15W104 的 EEPROM 存儲(chǔ)器為用戶提供了非易失性存儲(chǔ)區(qū)域。每個(gè)字節(jié)的寫入操作都相對(duì)較慢，但其存儲(chǔ)可靠性較高，因此適合存儲(chǔ)一些小量且不頻繁變動(dòng)的數(shù)據(jù)，如設(shè)備配置、校準(zhǔn)參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等。

3. STC15W104 EEPROM 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

STC15W104 內(nèi)部 EEPROM 的容量為 256 字節(jié)。這些存儲(chǔ)單元從 0x0000 地址到 0x00FF 地址共計(jì) 256 個(gè)字節(jié)。每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)范圍是 0x00 至 0xFF（即 0 至 255 的十進(jìn)制值）。這個(gè) EEPROM 的容量雖然相對(duì)較小，但對(duì)許多低功耗設(shè)備和傳感器應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用。

STC15W104 的 EEPROM 是通過 I2C 總線與微控制器的其他部分進(jìn)行通信的，這使得它具有靈活的存儲(chǔ)能力。通過內(nèi)置的寫保護(hù)功能，可以防止在特定情況下誤寫或損壞 EEPROM 中的數(shù)據(jù)。

4. EEPROM 的讀寫操作

STC15W104 的 EEPROM 使用的讀寫方式為字節(jié)操作，也就是說(shuō)每次讀寫操作的單位是 1 字節(jié)。每個(gè)字節(jié)的讀寫操作都需要一定的時(shí)間，尤其是寫操作，需要一定的延時(shí)來(lái)確保數(shù)據(jù)被成功存儲(chǔ)。

4.1 EEPROM 讀操作

STC15W104 的 EEPROM 讀操作比較簡(jiǎn)單，通常通過訪問 EEPROM 的指定地址即可讀取存儲(chǔ)在該地址的內(nèi)容。讀取時(shí)，MCU 通過指定的地址將 EEPROM 中的內(nèi)容讀取到工作寄存器中，以便程序進(jìn)行后續(xù)操作。

unsigned char EEPROM_Read(unsigned char address)
{    
return EEPROM[address];
}

在 STC15W104 中，程序讀取 EEPROM 的內(nèi)容時(shí)會(huì)觸發(fā) I2C 總線上的讀請(qǐng)求，將地址傳送給 EEPROM 模塊，等待返回的數(shù)據(jù)。對(duì)于 STM32 系列等其他微控制器來(lái)說(shuō)，通常需要調(diào)用相應(yīng)的 I2C 函數(shù)，但 STC15W104 已經(jīng)內(nèi)置了對(duì) EEPROM 的讀寫支持，可以通過簡(jiǎn)單的地址指定來(lái)訪問 EEPROM。

4.2 EEPROM 寫操作

EEPROM 的寫操作稍微復(fù)雜一些，因?yàn)閷懖僮餍枰ＷC數(shù)據(jù)的可靠性。因此，在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，程序通常會(huì)等待一段時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)能夠完全寫入存儲(chǔ)器。

void EEPROM_Write(unsigned char address, unsigned char data)
{
    EEPROM[address] = data;
}

由于 EEPROM 的寫入速度較慢，通常需要在寫入每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，等待一段時(shí)間來(lái)確保數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入。這段時(shí)間的延遲通常由 STC15W104 的內(nèi)部硬件控制，但在編程中，還是需要注意這一點(diǎn)，避免因過快的寫入操作導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或損壞。

4.3 EEPROM 寫入周期

與一般的存儲(chǔ)器不同，EEPROM 的每個(gè)字節(jié)都有一定的寫入周期。在 STC15W104 中， EEPROM 的寫入周期通常為 5ms 到 10ms 之間。這個(gè)寫入周期是有限制的，通常為 100,000 次擦寫操作。因此，用戶在使用 EEPROM 時(shí)，必須盡量避免頻繁寫入同一個(gè)地址，避免對(duì) EEPROM 造成過多的損傷。

5. EEPROM 的應(yīng)用

STC15W104 中的 EEPROM 主要用于存儲(chǔ)一些配置參數(shù)和其他需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)信息。常見的應(yīng)用場(chǎng)景包括：

• 設(shè)備配置： 在嵌入式設(shè)備中，很多設(shè)置參數(shù)需要在系統(tǒng)斷電后依然能夠保存。通過將這些配置參數(shù)存儲(chǔ)在 EEPROM 中，系統(tǒng)每次上電時(shí)都能夠讀取這些配置，并進(jìn)行相應(yīng)的初始化。

• 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)： 許多傳感器需要在出廠后進(jìn)行校準(zhǔn)。將這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 EEPROM 中，可以確保即使設(shè)備重新上電，也能夠正確地讀取校準(zhǔn)信息。

• 用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： 對(duì)于某些簡(jiǎn)單的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用，EEPROM 也能提供便利。例如，記錄用戶選擇的選項(xiàng)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

6. EEPROM 編程注意事項(xiàng)

在使用 STC15W104 內(nèi)部 EEPROM 時(shí)，有幾個(gè)編程注意事項(xiàng)需要特別留意：

6.1 寫入延遲

如前所述，STC15W104 的 EEPROM 寫入操作需要一定的時(shí)間。每次寫入后，必須等待足夠的時(shí)間以確保數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入成功。因此，在編寫程序時(shí)，通常需要在每次寫入 EEPROM 后加入適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，避免因過快的操作導(dǎo)致寫入失敗。

6.2 寫入次數(shù)限制

STC15W104 的 EEPROM 每個(gè)字節(jié)的最大寫入次數(shù)為 100,000 次。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要合理規(guī)劃 EEPROM 的使用頻率，盡量減少對(duì)同一地址的頻繁寫操作。

6.3 寫保護(hù)功能

STC15W104 的 EEPROM 支持寫保護(hù)功能，防止誤操作時(shí)修改數(shù)據(jù)。在一些應(yīng)用中，尤其是對(duì)于一些重要的配置或數(shù)據(jù)，可以開啟寫保護(hù)，避免對(duì) EEPROM 的數(shù)據(jù)進(jìn)行意外的修改。

7. 總結(jié)

STC15W104 微控制器的內(nèi)置 EEPROM 為開發(fā)人員提供了一種方便且可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。通過該存儲(chǔ)器，開發(fā)者可以保存小量的非易失性數(shù)據(jù)，保證設(shè)備的配置和校準(zhǔn)參數(shù)在斷電后得以恢復(fù)。雖然 EEPROM 的容量相對(duì)較小，且寫入速度較慢，但其持久性和可靠性使其在許多嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。在使用 STC15W104 內(nèi)部 EEPROM 時(shí)，開發(fā)者需要注意寫入延遲、寫入次數(shù)限制等問題，以確保 EEPROM 的可靠性和長(zhǎng)壽命。