FM31256是由Ramtron公司推出的新一代多功用体系监控和非易失性铁电存储芯片。与其他非易失性存储器比较,它具有如下长处： 读/写速度快,没有写等待时刻;功耗低,静态电流小于1 mA,写入电流小于150 mA;擦写运用寿命长,芯片的擦写次数为100亿次,比一般的EEPROM存储器高10万倍,即便每秒读/写30次,也能用10年;读/写的无限性,芯片擦写次数超越100亿次后,还能和SRAM相同读/写。
铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁电晶体资料。这一特别资料使铁电存储器一起具有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储的特性。本文介绍了FM31256的主要功用,并详细给出了根据嵌入式C言语编写的存储器读/写程序。
1 FM31256的根本结构及原理
FM31256由256 KB存储器和处理器配套电路(processor companion)两部分组成。与一般的选用备份电池保存数据不同,FM31256是真实意义上的非易失(truly nonvolatile)存储器,而且用户能够挑选对不同的存储区域以软件方法进行写保护。
FM31256 器材将非易失FRAM与实时时钟(RTC)、处理器监控器、非易失性事情计数器、可编程可确认的64位ID号和通用比较器相结合。其间,通用比较器可提早在电源毛病中止(NMI)时发挥作用或完成其他用处。选用先进的0.35 μm制作工艺,这些功用经过一个通用接口嵌入到14个引脚的SOIC封装中,然后替代体系板上的多个元件。存储器的读/写以及其他操控功用都经过工业规范的I2C总线来完成。
图1为FM31256的原理图。其间,SDA和SCL引脚用于与CPU进行数据交换和指令写入,数据输出部分均具有施密特触发器,以进步抗干扰功用;一起,SDA作为二线接口中的双向信号线,集电极开路输出,可与二线总线上其他器材进行“线或”。A1～A0为器材地址挑选信号,即总线上可一起运用4个同类器材。正常形式下,PFI引脚分别为比较器的输入(不行悬空),CAL/PFO引脚输出PFI引脚的输入信号与1.2 V参阅电压之间的比较成果;校准形式下,CAL/PFO引脚将输出512 Hz的方波用于时钟校准。CNT2～CNT1是经过备份电池支撑的事情计数器的两路输入端,经过边缘触发发动计数器,触发沿由用户自由挑选。
图1 FM31256原理图
2 FM31256功用及运用方法
在FM31256中,有25个特别功用寄存器(SFR)00H～18H。经过对这些功用寄存器进行操作,能够完成各种功用。
2.1 特别功用寄存器
(1) 实时时钟和比较器
实时时钟包含晶体振荡器、时钟分频器和寄存器体系。它切割32.768 Hz的时基信号以供给1 s(1 Hz)的分辨率,寄存器(02H～08H)以BCD格局供给秒、分、时、星期、日、月、年信息,用户可对其进行读/写拜访。发动时钟前须将SFR中01H地址的OSCEN位(D7)置位,振荡器起振;一起将00H地址的R位(D0)置位,可将时钟数据写入寄存器用于读出。若此刻正处于时钟改写阶段,则因为改写操作优先于写入寄存器的操作,因此确保了时钟的准确性。从头设置时钟时,只须设定00H地址的W位。
FM31256的时钟精度可经过软件校准,将00H地址的CAL位(D2)置位,时钟进入校准形式,比较器输出512 Hz的频率信号,并可经过设置01H地址的CAL4～CAL0位(D4～D0)确认校准值。当00H地址的CAL位(D2)为0时,进入比较器形式。
(2) 处理器伴侣
处理器伴侣包含CPU一般需求的功用。体系监测由低电平状况或看门狗计数溢出的中止输出信号。
当体系电源电压低于设定的阈值或看门狗计数器溢出时,FM31256将输出低电平复位脉冲,复位信号继续100ms。改动0BH地址的VTP1～VTP0位(D1～D0),能够设定电平检测的阈值;改动0AH地址的WDT4～WDT0位(D4～D0),看门狗的溢出时刻能够在100 ms到3 s之间挑选,其间0AH地址的WDE位(D7),用于看门狗发动或中止;09H地址用于监督复位信号来历(看门狗计数器、上电复位或后备电源电压)以及操控看门狗计数器清零。体系软件须在要求的时刻周期内,向09H地址的WR3～WR0位(D3～D0)写入1010,使计数器清零。
(3) 事情计数器
FM31256有2个独立的后备电池支撑的16位事情计数器CN1和CN2,坐落寄存器0DH～10H中。若将SFR中0CH地址的CC位(D2)置位,则能够组成一个32位的计数器。CIN1和CIN2是事情计数器信号输入端,在32位计数器形式下CIN2无效。计数选用可编程边缘触发方法,若0CH地址的C1P位(D0)置位,则CIN1选用上升沿触发,否则是下降沿触发;0CH地址的C2P位(D1)用于操控CIN2。
(4) 串行数据标识区
FM31256的SFR中的11H～18H地址串行标识区中能够保存8字节(64位)数据。该存储区为非易失性存储区,可对其进行无限次的读/写操作,但假如将0BH地址的SNL位(D7)置位,则不能再对该存储区进行操作,且这种操作是不行逆的。
2.2 FM31256的读/写操作
FM31256作为从机,集成了两个功用不同的部件,每个部件都能够被独立拜访。一个是存储器,拜访时从机地址的位7～4有必要被设置为1010B;若要拜访实时时钟/处理器伴侣,则从机地址的位7～4有必要被设置为1101B。该器材选用二线制的I2C接口,二线协议由SDA和SCL两个引脚的状况确认。共有4种状况： 开端、中止、数据传输及应对。其通讯根本格局如图2所示。
