并行接口铁电存储器FM1808及其应用
当地址被锁存后,地址值可在满足保持时间参数的基础上发生改变,这一点不象SRAM,地址被锁存后改变地址值不会影响存储器的操作。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
3.3 写操作
FM1808写与读通常发生在同一时间间隔,FM1808的写操作由CE和WE控制,地址均在CE的下降沿锁存。CE控制写操作时,WE在开始写周期之前置0,即当CE有效时,WE应先为低电平。FRAM没有写延时,读与写访问时间是一致的,整个存储器操作一般在一个总线周期出现。因此,任何操作都能在一个写操作后立即进行,而不象E2PROM需要通过判断来确定写操作是否完成。
3.4 充电操作
预充电操作是准备一次新访问存储器的一个内部条件,所有存储器周期包括一个存储器访问和一个预充电,预充电在CE脚为高电平或无效时开始,它必须保持高电平至少为最小的预充电时间,由于预充电在CE上升沿开始,这使得用户可决定操作的开始,同时该器件有一个CE为低电平必须满足的最大时间规范。
4 FM1808的设计及应用要点
FM1808的管脚排列和SRAM 62256兼容,它和使用并行SRAM及NV-SRAM一样方便,但是也应该注意到FM1808和SRAM及NV-SRAM之间的区别。FM1808在下降沿锁存每个地址,这样就允许在每一次访问存储器之后,改变地址总线,同时在CE下降沿锁存每个地址,图4给出了FM1808与SRAM存储器访问的时序对比。
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由图4可以看出:FM1808的每一次访问都必须保证CE由高到低的跃变,这是FM1808与SRAM唯一的不同,CE每次访问均须选通地址的原因有两个,其一是要锁存新地址,其二是当CE为高电平时,建立铁电存储器必须预充电,因此,在应用设计时必须改变CE的选通方式,以保证在时序上满足FM1808访问存储器的需要,同时还应注意存储器寻址空间和CE时序的兼容。这里以MCS-51单片机为例给出解决此问题的方法,由于MCS-51单片机的ALE引脚为地址锁存允许信号,因此,访问单片机外部存储器时,该脚将输出一个负跳沿的脉冲以用于锁存16位地址的低8位。由于每访问一次外部数据存储器,该脉冲都将出现一次,故可利用ALE信号每访问一次改变一个周期的特点。ALE和FM1808的片选信号P2.7相或即可得到FM1808要求的访问时序。AT89C52单片机与FM1808的硬件连接如图4所示。除了时序配合之外,FM1808在应用时还应注意电源、分块以及使用寿命等问题。
4.1 电源监控
当使用SRAM加后备电池的方式存储数据时,为了能够在掉电时切换为电池供电而必须监控电源电压,同时为了减少电池损耗,在掉电之后,用户不允许访问SRAM,这样,用户可能会在突然没警告或提示的情况下掉电而无法访问存储器。而FRAM存储器则无须上述电源监控系统,FRAM存储器在任何电源电压下都不会被终止访问,当然在对数据的安全性要求很高的应用场合,当电源降至一定值时,可阻止处理器访问存储器以提高数据存储的安全性。
4.2 分块使用
由前面的存储原理可知,FM1808在内部被分为32个块,其中每块为1k字节,应用时除了应注意按数据访问的频繁程度分为固定数据区和临时数据区外,还应注意数据的存放也必须分块使用,即对前后有联系的数据存放在FM1808内部的一个行中或一个块中,因为FM1808是以读写一行(256个字节)来计算一次擦写的,因此,如果关联的数据被存放在不同的行或块中,则读写数据操作时就要频繁地切换不同的行或块,这样就会降低其正常的存储寿命。
图5
4.3 使用寿命
尽管铁电存储器的寿命是有限的,且读或写操作都会影响到其读写寿命,但是FM1808存储器具有100亿次的读写寿命,即使是每秒钟进行30次的读写,当读写寿命到时也须要10年的时间,因此一般对数据读写操作频率不是特别高的应用场合,可不用特别考虑其读写寿命。
5 结束语
FM1808铁电存储器既具有RAM的快速写入特性,又具有ROM的非易失性,因此,比现阶段广泛用的E2PROM、ISP FLASH及锂电池不挥发NV-SRAM更具优势,也正是由于其具有这些特点,该器件可广泛应用于对数据存储的安全性及可靠性要求极高的应用场合,如门禁考勤系统、测量和医疗仪表、非接触式智能卡、税控收款机、预付费电度表或复费率电度表及水表、煤气表等应用场合。同时该器件以其相对低廉的价格及更高的数据存储可靠性成为NV-SRAM的理想替代产品,该类型存储器在高可靠数据存储领域会获得越来越广泛的应用。