鐵電存儲(chǔ)器ＦＭ１８０８

胡　鵬　胥少卿

鐵電存儲(chǔ)器是Ramtron公司近年來推出的一款掉電不揮發(fā)存儲(chǔ)器，它結(jié)合了高性能和低功耗的操作，能在沒有電源的情況下保存數(shù)據(jù)。FRAM克服了EEPROM和Flash寫入時(shí)間長、擦寫次數(shù)少的缺點(diǎn)。其價(jià)格又比相同容量的不揮發(fā)鋰電SRAM低很多。已在工控儀表、辦公復(fù)印機(jī)、高檔服務(wù)器等系統(tǒng)中應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本文介紹一種并行接口鐵電存儲(chǔ)器FM1808的特點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)某軍用裝備中數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)對該存儲(chǔ)器的應(yīng)用實(shí)例，給出了一種雙CPU模擬讀寫時(shí)序控制鐵電的設(shè)計(jì)方案。實(shí)現(xiàn)了軟件根據(jù)數(shù)據(jù)處理速度需要控制鐵電存儲(chǔ)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.FM1808 鐵電存儲(chǔ)器

FM1808 是Ramtron 公司近年推出的一款低電壓、容量為32K×8bits FRAM，其主要特點(diǎn)如下：并行接口；提供SOIC 和DIP 兩種封裝；功耗低，靜態(tài)電流小于15μA，讀寫電流小于10mA；非易失性，掉電后數(shù)據(jù)能保存10 年；100億次以上的讀寫次數(shù)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2. 引腳說明

附表為FM1808各個(gè)引腳的功能。

(1) 片選使能端（），低電平有效，用于對器件的選擇控制。與眾不同的是，端在下降沿對地址數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，同時(shí)選通器件。如果地址數(shù)據(jù)在端呈穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)改變，將會(huì)被忽略，不會(huì)記錄在鐵存中。

(2) 寫使能端（），低電平有效，在地址數(shù)據(jù)被鎖存后，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫入鐵存。讀操作時(shí)必須保持高電平。

(3) 讀使能端（），控制把數(shù)據(jù)放到I/O總線上。寫操作時(shí)必須保持高電平。

(4)地址端口（A0~A14），15根地址線用以選擇鐵存中32768個(gè)字節(jié)單元中的任一個(gè)。

(5) 數(shù)據(jù)端口（D0~D7），8根數(shù)據(jù)線，雙向用于記錄數(shù)據(jù)進(jìn)出鐵存。

3.讀/寫操作

FM1808的讀操作開始于的下降沿，在這個(gè)時(shí)刻，地址被鎖存同一個(gè)內(nèi)存周期被初始化。一旦開始，一個(gè)完整的內(nèi)存周期將在內(nèi)部完成，即使被置為無效。在訪問時(shí)間滿足后數(shù)據(jù)在總線上可用。

FM1808支持和控制的寫周期，在所有情況下，地址在的下降沿被鎖存。在控制的寫操作中，信號(hào)在開始內(nèi)存周期前被設(shè)置，就是說，在下降時(shí)為低電平，在這種情況下，器件開始一個(gè)寫操作周期，不管處于何種狀態(tài)，F(xiàn)M1808都不會(huì)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線。在控制的寫周期中，內(nèi)存周期在的下降沿開始，信號(hào)在 產(chǎn)生下降沿后才下降，這樣，內(nèi)存周期作為讀開始，數(shù)據(jù)總線是否被驅(qū)動(dòng)取決于的狀態(tài)。

4.注意事項(xiàng)

使用FM1808進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下兩點(diǎn)：

1.并口FRAM在芯片使能端的下降沿鎖存每個(gè)地址，這樣就允許在每一次內(nèi)存存取周期開始之后改變地址總線，每次存取都需要在下降沿鎖存地址，故使用時(shí)不能將引腳直接接地。每次存取都必須確保產(chǎn)生一次由高向低的躍變，圖2示出了FM1808的信號(hào)時(shí)序關(guān)系，它與SRAM信號(hào)時(shí)序不同，需要注意兩者端操作的不同之處。

(2)FRAM對工作電源的波動(dòng)范圍要求比較嚴(yán)格。當(dāng)Vcc端電壓突然下降，在沒有掉到0.7V之前又恢復(fù)正常，這種現(xiàn)象稱之為FRAM的不完全掉電。FRAM在不完全掉電情況下，很容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)出錯(cuò)的現(xiàn)象。為此在電路上增加掉電檢測電路，在掉電檢測電路發(fā)現(xiàn)電源異常時(shí)，掉電檢測電路會(huì)輸出一個(gè)高電平，使一個(gè)連接在電源端的三極管9013導(dǎo)通，F(xiàn)RAM的Vcc端的電壓被三極管對地放電，很快就會(huì)跌到0V，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間很短，避免了FRAM出現(xiàn)不完全掉電現(xiàn)象，從而保證了芯片不會(huì)出現(xiàn)死鎖的現(xiàn)象，可以解決不完全掉電造成數(shù)據(jù)丟失的問題。

5.在數(shù)據(jù)信號(hào)處理中的應(yīng)用

圖3是一種采用鐵電存儲(chǔ)器為數(shù)字信號(hào)記錄介質(zhì)的某兵器信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用原理框圖。

在該系統(tǒng)中，由無接觸式磁敏傳感器工作組對某兵器標(biāo)定狀態(tài)下的射擊參數(shù)值進(jìn)行采集并數(shù)字化后，輸出兩組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)作為地址記錄該兵器的方位角角度值，另一組將作為數(shù)據(jù)記錄高低角度值。由單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾處理后將數(shù)據(jù)信號(hào)送鐵電存儲(chǔ)器進(jìn)行記錄。當(dāng)兵器處于作戰(zhàn)狀態(tài)時(shí)，鐵電存儲(chǔ)器呈讀出狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)將仍根據(jù)傳感器采集的地址從存儲(chǔ)器中讀出在標(biāo)定狀態(tài)下記錄的射角數(shù)據(jù)值。單片機(jī)會(huì)將讀出的數(shù)據(jù)與傳感器適時(shí)采集的兩組數(shù)據(jù)送邏輯系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。至于何時(shí)需要分析結(jié)果，則由單片機(jī)根據(jù)外部控制命令接口傳來的用戶指令決定。

鐵電存儲(chǔ)器的讀寫控制方面，由于該系統(tǒng)的地址信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)來源于不同的傳感器組，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理，才能準(zhǔn)確送到存儲(chǔ)器進(jìn)行記錄。為防止數(shù)據(jù)處理過程中因不同步而造成的數(shù)據(jù)信號(hào)丟失，一改鐵存的硬件連接控制方法，采用雙CPU軟件模擬讀寫時(shí)序的控制方法（如圖4所示），單片機(jī)之間通過握手信號(hào)協(xié)調(diào)時(shí)序關(guān)系，將接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行平滑、濾波、判誤等抗干擾處理后，將地址、數(shù)據(jù)分時(shí)準(zhǔn)確送至存儲(chǔ)器進(jìn)行記錄。單片機(jī)寫操作流程圖見圖4。

6.結(jié)論

鐵電存儲(chǔ)器是數(shù)據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)中的記憶部分，對它的希望就是讀寫速度快、容量大以及操作方便。通過對Ramtron 公司新一代鐵電存儲(chǔ)器FM1808進(jìn)行的研究表明：FM1808器件與系統(tǒng)的接口十分簡單、操作靈活方便、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠性高、使用壽命長，且該產(chǎn)品已經(jīng)有6大系列、20多個(gè)品種，存儲(chǔ)容量從4Kb到256Kb不等。除具備上述優(yōu)異的特性外，各型號(hào)還有自身的許多優(yōu)點(diǎn)，在存儲(chǔ)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?！?/p>