1 铁电存储器技能原理、特性及使用
美国Ramtron公司铁电存储器（FRAM）的核心技能是铁电晶体材料。这一特别材料使铁电存储器一起具有随机存取记忆体（RAM）和非易失性存储器的特性。铁电晶体的作业原理是：当在铁电晶体材料上参加电场，晶体中的中心原子会沿着电场方向运动，到达安稳状况。晶体中的每个自在起浮的中心原子只要2个安稳状况，一个记为逻辑中的0，另一个记为1。中心原子能在常温、没有电场的情况下，逗留在此状况达100年以上。铁电存储器不需求守时改写，能在断电情况下保存数据。由于整个物理进程中没有任何原子磕碰，铁电存储器有高速读写、超低功耗和无限次写入等特性。
铁电存储器和E2PROM比较起来，主要有以下长处：
（1）FRAM能够以总线速度写入数据，并且在写入后不需求任何延时等候，而E2PROM在写入后一般要5～10 ms的等候数据写入时刻；
（2）FRAM有近乎无限次写入寿数。一般E2PROM的寿数在十万到一百万次写入时，而新一代的铁电存储器现已到达一亿个亿次的写入寿数。
（3）E2PROM的慢速和大电流写入使其需求高出FRAM 2 500倍的能量去写入每个字节。
由于FRAM有以上长处，其特别合适于那些对数据收集、写入时刻要求很高的场合，而不会呈现数据丢掉，其牢靠的存储才能也让咱们能够定心的把一些重要材料存储于其间，其近乎无限次写入的使用寿数，使得他很合适担任重要体系里的暂存记忆体，用来在子体系之间传输各种数据，供各个子体系频频读写。从FRAM面世以来，凭仗其各种长处，现已被广泛使用于仪器仪表、航空航天、工业操控体系、网络设备、主动取款机等。
在规划的碳控仪体系中，由于对操控碳势当令性的要求较高，并且体系由2个子体系构成，每个子体系都要频频读写存储器，所以咱们把本来的X25045换成FM24C16以满足要求。如图1及表1所示。
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FM24C16是串行非易失存储器，存储容量为2 048×8 b，共分8页，每页256 B；作业电压为＋5 V；接口方法为工业规范的2线接口：SDA和SCL；功用操作和串行E2PROM相似，有读和写两种操作状况，读、写时序和I2C总线相似。
FM24C16的写操作能够分为2种：字节写和页面写。字节写便是每次写入单个字节，页面写能够一次写入整页（256 B）的数据。并且，由于没有写延时，数据写入速度很快（一般为μs级），特别是在页面写的时分，不需求数据缓冲，能够一次写入256 B的数据，真实完成页面写，这是其他E2PROM做不到的，比方AT24C16，在页面写的时分，每次最多能写入16 B数据。
FM24C16的写操作时序中可分为开始位（START）、数据位、从应对位、中止位（STOP），其间，从应对位（由于FM24C16为从器材，MCU为主器材，所以称为从应对）是FM24C16在每接纳一个字节数据后宣布的应对信号，是查验数据写入是否成功的专一标志。写入进程为：MCU经过SDA，SCL宣布开始位，然后从SDA输出从器材固定地址位：1010，再输出3 b页挑选位（挑选写入数据到FM24C16的哪一页），再输出写操控位0（读为1，写为0），然后接纳来自FM24C16的从应对位，假如没有收到从应对，则退出操作。在接纳到从应对后，MCU从SDA串行输出8位FM24C16字节地址以承认写入数据的字节单元，并在收到从应对后发送1 b数据写入到FM24C16，然后等候从应对信号承认数据写入成功。假如是字节写，则由MCU宣布中止位，完毕写操作。假如是页面写，MCU输出第2个字节数据，FM24C16判别出MCU要持续写入数据后，主动使其内部的地址指针加1，并把数据写入到加1后的字节单元，然后给出从应对，MCU就持续写入数据到FM24C16。页面写操作时，当地址指针到7FH（页尾地址）单元的时分，鄙人一个写入周期时主动翻转到00H，写入的数据覆盖掉00H单元本来的数据。
详细写操作时序图和后边的读操作时序图比较繁琐，在这里不给出，假如需求，能够登录到ramtron公司网站：http：／／www．Ramtron．com查阅技能材料，或许登录到其在大陆的代理商网站：http：／／www．ramtron．com．cn／china／product／data．asp去查阅技能材料，也能够仿I2C总线时序图。
FM24C16读操作比写操作较为杂乱，相应也能够分为2种：字节读和页面读，相应于字节写和页面写，两种读的功用也是单字节和整页的差异。读操作的另一种分法可分为：当即读和恣意读（包含连续读），其差异在于当即读是在写入数据后立刻读数，而恣意读和连续读则是随时读，所以，在他们操作时，必须先履行伪写，然后再读数。所谓伪写，是指履行写操作到写入数据之前，其意图是承认要读出的字节单元地址。下面临恣意读的操作进程给予阐明：履行写操作到写入数据前，也便是在收到输入字节单元地址后的从应对后，MCU再发送开始位，然后发送从器材固定地址（1010）、3 b页挑选位和读操控位1，在收到从应对后，MCU从FM24C16里边读出1 B的数据。假如只读1 B的数据，则MCU发送一个无需应对信号，然后发送中止位完毕读操作。假如是页面读，MCU就发一个主应对信号，持续读下一个字节数据，直到读出最终一个字节数据后，MCU宣布无需应对信号和中止位完毕读操作。
在对FM24C16进行读、写操作的进程中，应该留意以下2个问题：
（1）时序问题，这主要是指SDA，SCL的凹凸电平的时序。假如在读、写进程中时序不对或许不安稳，都会引起读、写失利，所以为了确保安稳，能够在程序中恰当参加NOP句子延时，但不要过多，避免影响读、写速度。
（2）SDA数据只能在SCL为低期间改变，在SCL82为高期间，SDA数据要坚持不变，不然会被过错地认为是操控位而不是数据位，导致读、写失利。
3 使用接口及程序
FM24C16与单片机接口电路十分简略，下面以碳控仪体系中的使用为例给予阐明，并给出部分子程序。使用接口图如图2所示，体系中选用2片AT89C55单片机，用其P2．0和P2．1口与SDA，SCL相连接，在SDA和SCL引脚接1．8 kΩ的上拉电阻到＋5 V，作业电源也为＋5 V，WP引脚接电源地以确保能够恣意写入数据。2片AT89C55用P1．0，P1．1作为通讯口，来承认谁操作FM24C16：片1操作前，检测P1．0口，假如为高，则置低P1．1口，向片2宣布占用FM24C16信号，然后再检测P1．0口，还为高，则进入操作，若为低，则退出操作并把P1．1口置高；假如P1．0口为低，则阐明片2占用FM24C16，片1就抛弃操作，等候下次查询和操作。片2的操作相对应于片1。这样，FM24C16不只作为了公共数据区，并且也成为了2片MCU的一个模仿的通讯口，并且理论上来说，1片FM24C16上能够挂许多MCU，而能够省去不必要的MCU间的通讯。这就需求FM24C16接受快速、频频读写，这是其他E2PROM望尘莫及的。
