鐵電存儲(chǔ)器在儀表中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：存貯器；FM24C256；AT24C256；EEPROM

一．概述：

FRAM是最近幾年由RAMTRON公司研制的新型存貯器，它的核心技術(shù)是鐵電晶體材料，擁有隨即存取記憶體和非易失性存貯產(chǎn)品的特性。FM24C256是一種鐵電存貯器（FRAM）,容量為256KBIT存貯器，它和AT24C256容量等同，總線(xiàn)結(jié)構(gòu)兼容，但FM24C256的性能指標(biāo)遠(yuǎn)大于A(yíng)T24C256。在存貯器領(lǐng)域中，F(xiàn)M24C256應(yīng)用逐漸被推廣和認(rèn)可，尤其是大容量存貯器，它的優(yōu)良特性遠(yuǎn)高于同等容量的EEPROM。在電子式電能表行業(yè)中，數(shù)據(jù)安全保存是最重要的。隨著電子表功能的發(fā)展，保存的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，這就需要大容量的存儲(chǔ)器，而大容量的EEPROM性能指標(biāo)不是很高，尤其是擦寫(xiě)次數(shù)和速度影響電能表自身的質(zhì)量。FM24C256在電能表中的使用，會(huì)提高電能表的數(shù)據(jù)安全存貯特性。

二．鐵電存貯器（FRAM）FM24C256的特性：

傳統(tǒng)半導(dǎo)體記憶體有兩大體系：易失性記憶體（volatile memory）和非易失性記憶體（non-volatile memory）。
易失性記憶體像SRAM和DRAM在沒(méi)有電源的情況下都不能保存數(shù)據(jù)。但這種存貯器擁有高性能、易用等優(yōu)點(diǎn)。
非易失性記憶體像EPROM，EEPROM和FLASH 能在斷電后仍保存數(shù)據(jù)。但由于所有這些記憶體均起源自ROM技術(shù)，所以不難想象得到他們都有不易寫(xiě)入的缺點(diǎn)：寫(xiě)入緩慢、讀寫(xiě)次數(shù)低、寫(xiě)入時(shí)工耗大等。

FM24C256是一個(gè)256Kbit 的FRAM，總線(xiàn)頻率最高可達(dá)1MHz，10億次以上的讀寫(xiě)次數(shù)，工耗低。與典型的EEPROM AT24C256相比較，F(xiàn)M24C256可跟隨總線(xiàn)速度寫(xiě)入，無(wú)須等待時(shí)間，而AT24C256必須等待幾毫秒（ms）才能進(jìn)行下一步寫(xiě)操作。FM24C256可讀寫(xiě)10億次以上，幾乎無(wú)限次讀寫(xiě)。而AT24C256只有10萬(wàn)之一百萬(wàn)次讀寫(xiě)。另外，AT24C256讀寫(xiě)能量高出FM24C256有2，500倍。從比較中看出，F(xiàn)M24C256包含了RAM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)擁有ROM技術(shù)的非易失性特點(diǎn)。

三．FM24C256的應(yīng)用：

在儀表設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的安全存貯非常重要。如電子式電能表，它在運(yùn)行期間時(shí)刻都在記錄數(shù)據(jù)，
如果功能設(shè)計(jì)比較多，那么保存的數(shù)據(jù)量大，擦寫(xiě)次數(shù)比較多。這要求有一個(gè)高性能的存貯器才能滿(mǎn)足要求?，F(xiàn)在的儀表設(shè)計(jì)，壽命要求長(zhǎng)，數(shù)據(jù)保存安全期長(zhǎng)。目前，F(xiàn)M24C256是非常適合儀表設(shè)計(jì)要求的存貯器。它的性能指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，解決了儀表中的設(shè)計(jì)憂(yōu)慮。更重要的是，它的存貯時(shí)間短，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)保存大量數(shù)據(jù)，解決了儀表在突然斷電時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)、安全的存貯。RAMTRON公司研制的FM24C256，為了普及使用，存貯指令和AT24C256兼容，只是在讀寫(xiě)指令和應(yīng)答是不需要延時(shí)，提高了擦寫(xiě)速率。封裝體積、功能管角和AT24C256一樣，使設(shè)計(jì)者容易接受和運(yùn)用。

寫(xiě)子程序：

WRITE：
CLR1 PM.3 ;;設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
CLR1 P4.2
CLR1 P4.3
CLR1 P4.1 ；；打開(kāi)寫(xiě)保護(hù)
CALL !SENDSTART ；；發(fā)送起始位
MOV A,#10100000B
CALL !SENDCOM ;;發(fā)送寫(xiě)命令
BC $WNOACKX ；；沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
NOP
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ;; 設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
MOV A,D ;;D中存放所寫(xiě)單元高地址
CALL !SENDCOM ；；發(fā)送所寫(xiě)單元高地址
BC $WNOACKX ；；；沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
CLR1 PM4.3 ;; 設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
MOV A,E ；；;;E中存放所寫(xiě)單元低地址
CALL !SENDCOM ；；發(fā)送所寫(xiě)單元低地址
BC $WNOACKX ；；沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
CLR1 PM4.3 ;; 設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
MOV A,[HL] ;;[HL] 中存放所寫(xiě)數(shù)據(jù)
CALL !A24SENDC ；；發(fā)送所寫(xiě)數(shù)據(jù)
CLR1 CY
SET1 P4.1；；寫(xiě)保護(hù)
WNOACKX：
SET1 CY
RET

SENDSTART: 發(fā)送起始位子程序
SET1 P4.2
SET1 P4.3 ;;發(fā)起始位
NOP
NOP
CLR1 P4.3
CLR1 4.2
RET

SENDCOM: 發(fā)送命令子程序
CALL !A24SENDC
CLR1 P4.2
SET1 PM4.3 ;;設(shè)置P4.3為輸入狀態(tài)
NOP
NOP
NOP
SET1 4.2
BT P4.3,$DCOM1 ;測(cè)試應(yīng)答信號(hào)，有應(yīng)答CY=1，否則CY=0
CLR1 CY
RET ;BR RNOACK
DCOM1:
SET1 CY
RET
A24SENDC: 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序
CLR1 CY
MOV B,#08H ;;發(fā)送8位
SENDREP:
CLR1 P4.2
NOP
CLR1 P4.3
ROLC A,1 ；；左移一位
BNC $SENDPD
SET1 P4.3
SENDPD:
NOP
SET1 P4.2
NOP
DBNZ B,$SENDREP ；8位發(fā)送完返回
RET

讀子程序：
READ:
CLR1 PM4.3 ；；;; 設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
CALL !SENDSTART ；發(fā)送起始位
MOV A,#10100000B
CALL !SENDCOM ;; ；發(fā)送讀命令
BC $RNOACK ；； 沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ;; 設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)

MOV A,D ;D中存放所讀單元高地址
CALL !SENDCOM ；；發(fā)送所讀單元高地址
BC $RNOACK ; 沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
CLR1 PM4.3 ；；設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
MOV A,E ；；;E中存放所讀單元低地址
CALL !SENDCOM ；；發(fā)送所讀單元低地址
BC $RNOACK ；；沒(méi)應(yīng)答則錯(cuò)誤返回
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ；；設(shè)置P4.3為輸出狀態(tài)
SET1 P4.2
SET1 4.3
NOP
NOP
CLR1 P4.3
CLR1 P4.2
CALL !SENDSTART ；發(fā)送起始位
MOV A,#10100001B
CALL !SENDCOM ;;發(fā)送讀命令
BC $RNOACK

CLR1 P4.2
SET1 PM4.3
CALL !N24READB ；；讀數(shù)據(jù)
CLR1 SK256
CLR1 PM4.6
CALL !SENDSTOP ；；發(fā)送停止位
READRET:
CLR1 CY
RET
RNOACK:
SET1 CY
RET

N24READB:
MOV B,#08H
READREPX:
CLR1 P4.2
NOP
NOP
NOP
SET1 P4.2
NOP
NOP
NOP
CLR1 CY
BF P4.3,$READPD
SET1 CY
READPD:
ROLC A,1 ;;左移1位
NOP
NOP
NOP
DBNZ B,$READREPX ；；判斷是否接受8位

RET
SENDSTOP: 發(fā)送停止位
CLR1 P4.3
NOP
SET1 P4.2
NOP
SET1 P4.3
NOP
RET

四．小結(jié)：

FM24C256 是一種高性能的存貯器，性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于EEPROM。在電子式電能表應(yīng)用中，數(shù)據(jù)擦寫(xiě)次數(shù)比較頻繁，而且在掉電存貯時(shí)數(shù)據(jù)量大、時(shí)間短，怎樣安全可靠快速的保存數(shù)據(jù)一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。所以，F(xiàn)M24C256的優(yōu)良特性非常適合儀表中使用，如電能表、水表、煤氣表、暖氣表、計(jì)程車(chē)表、醫(yī)療儀表等應(yīng)用廣泛。它的封裝形式有SOIC和DIP。