鐵電存儲器FM24C16原理及其在多MCU系統(tǒng)中的應用

FM24C16是串行非易失存儲器，存儲容量為2 048×8b，共分8頁，每頁256B；工作電壓為+5V；接口方式為工業(yè)標準的2線接口：SDA和SCL；功能操作和串行E~PROM相似，有讀和寫兩種操作狀態(tài)，讀、寫時序和I2C總線類似。

FM24C16的寫操作可以分為2種：字節(jié)寫和頁面寫。字節(jié)寫就是每次寫入單個字節(jié)，頁面寫可以一次寫入整頁(256B)的數(shù)據(jù)。而且，由于沒有寫延時，數(shù)據(jù)寫入速度很快(一般為μs級)，特別是在頁面寫的時候，不需要數(shù)據(jù)緩沖，可以一次寫入256B的數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)頁面寫，這是其他E2PROM做不到的，比如AT24C16，在頁面寫的時候，每次最多能寫入16B數(shù)據(jù)。

FM24C16的寫操作時序中可分為起始位(START)、數(shù)據(jù)位、從應答位、停止位(STOP)，其中，從應答位(因為FM24C16為從器件，MCU為主器件，所以稱為從應答)是FM24C16在每接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)后發(fā)出的應答信號，是檢驗數(shù)據(jù)寫入是否成功的惟一標志。寫入過程為：MCU通過SDA，SCI。發(fā)出起始位，然后從SDA輸出從器件固定地址位：1010，再輸出3b頁選擇位(選擇寫入數(shù)據(jù)到FM24C16的哪一頁)，再輸出寫控制位0(讀為1，寫為0)，然后接收來自FM24C16的從應答位，如果沒有收到從應答，則退出操作。在接收到從應答后，MCU從SDA串行輸出8位FM24C16字節(jié)地址以確定寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)單元，并在收到從應答后發(fā)送1b數(shù)據(jù)寫入到FM24C16，然后等待從應答信號確認數(shù)據(jù)寫入成功。如果是字節(jié)寫，則由MCU發(fā)出停止位，結束寫操作。如只是頁面寫，MCU輸出第2個字節(jié)數(shù)據(jù)，F(xiàn)M24C16判斷出MCU要繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)后，自動使其內部的地址指針加1，并把數(shù)據(jù)寫入到加1后的字節(jié)單元，然后給出從應答，MCU就繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)到FM24C16。頁面寫操作時，當?shù)刂分羔樀?FH(頁尾地址)單元的時候，在下一個寫入周期時自動翻轉到00H，寫入的數(shù)據(jù)覆蓋掉00H單元原來的數(shù)據(jù)。

具體寫操作時序圖和后面的讀操作時序圖比較繁瑣，在這里不給出，如果需要，可以登錄到Ramtron公司網(wǎng)站；http：／／WWW．Ramtron．com查閱技術資料，或者登錄到其在大陸的代理商網(wǎng)站：http：／／WWW．ramtron．com．cn／china／product／data．asp去查
閱技術資料，也可以仿I2C總線時序圖。

FM24C16讀操作比寫操作較為復雜，相應也可以分為2種：字節(jié)讀和頁面讀，相應于字節(jié)寫和頁面寫，兩種讀的功能也是單字節(jié)和整頁的區(qū)別。讀操作的另一種分法可分為：立即讀和任意讀(包括連續(xù)讀)，其區(qū)別在于立即讀是在寫人數(shù)據(jù)后馬上讀數(shù)，而任意讀和連續(xù)讀則是隨時讀，所以，在他們操作時，必須先執(zhí)行偽寫，然后再讀數(shù)。所謂偽寫，是指執(zhí)行寫操作到寫入數(shù)據(jù)之前，其目的是確定要讀出的字節(jié)單元地址。下面對任意讀的操作過程給予說明：執(zhí)行寫操作到寫人數(shù)據(jù)前，也就是在收到輸入字節(jié)單元地址后的從應答后，MCU再發(fā)送起始位，然后發(fā)送從器件固定地址(1010)、3b頁選擇位和讀控制位1，在收到從應答后，MCU從FM24C16里面讀出1 B的數(shù)據(jù)。如果只讀1 B的數(shù)據(jù)，則MCU發(fā)送一個無需應答信號，然后發(fā)送停止位結束讀操作。如果是頁面讀，MCU就發(fā)一個主應答信號，繼續(xù)讀下一個字節(jié)數(shù)據(jù)，直到讀出最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，MCU發(fā)出無需應答信號和停止位結束讀操作。

在對FM24C16進行讀、寫操作的過程中，應該注意以下2個問題：

(1)時序問題，這主要是指SDA，SCL的高低電子的時序。如果在讀、寫過程中時序不對或者不穩(wěn)定，都會引起讀、寫失敗，所以為了保證穩(wěn)定，可以在程序中適當加入NOP語句延時，但不要過多，以免影響讀、寫速度。

(2)SDA數(shù)據(jù)只能在SCL為低期間變化，在SCL為高期間，SDA數(shù)據(jù)要保持不變否則會被錯誤地認為是控制位而不是數(shù)據(jù)位，導致讀、寫失敗。

3、應用接口及程序

FM24C16與單片機接口電路非常簡單，下面以碳控儀系統(tǒng)中的應用為例給予說明，并給出部分子程序。應用接口圖如圖2所示，系統(tǒng)中采用2片AT89C55單片機，用其P2．0和P2．1口與SDA，SCL相連接，在SDA和SCL引腳接1．8kΩ的上拉電阻到+5V，工作
電源也為+5V，WP引腳接電源地以保證可以任意寫入數(shù)據(jù)。2片AT89C55用P1．0，P1．1作為通訊口，來確定誰操作FM24C16：片1操作前，檢測P1．0口，如果為高，則置低P1．1口，向片2發(fā)出占用FM24C16信號，然后再檢測P1．0口，還為高，則進入操作，若為低，則退出操作并把P1．1口置高；如果P1．0口為低，則說明片2占用FM24C16，片1就放棄操作，等待下次查詢和操作。片2的操作相對應于片1。這樣，F(xiàn)M24C16不僅作為了公共數(shù)據(jù)區(qū)，而且也成為了2片MCU的一個模擬的通訊口，而且理論上來說，1片F(xiàn)M24C16上可以掛很多MCU，而可以省去不必要的MCU間的通訊。這就需要FM24C16承受快速、頻繁讀寫，這是其他E2PROM望塵莫及的。