铁电存储器在仪表中的应用

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铁电存储器在仪表中的应用

摘要：FRAM 是一种新型存贮器，最大特点是可以随总线速度无限次的擦写，而且功耗低。FRAM性能优越于EEPROM  AT24C256。
    关键词：存贮器；FM24C256；AT24C256；EEPROM
    一． 概述：
     FRAM是最近几年由RAMTRON公司研制的新型存贮器，它的核心技术是铁电晶体材料，拥有随即存取记忆体和非易失性存贮产品的特性。FM24C256是一种铁电存贮器（FRAM）,容量为256KBIT存贮器，它和AT24C256容量等同，总线结构兼容，但FM24C256的性能指标远大于AT24C256。在存贮器领域中，FM24C256应用逐渐被推广和认可，尤其是大容量存贮器，它的优良特性远高于同等容量的EEPROM。在电子式电能表行业中，数据安全保存是最重要的。随着电子表功能的发展，保存的数据量越来越大，这就需要大容量的存储器，而大容量的EEPROM性能指标不是很高，尤其是擦写次数和速度影响电能表自身的质量。FM24C256在电能表中的使用，会提高电能表的数据安全存贮特性。
    二． 铁电存贮器（FRAM）FM24C256的特性：
    传统半导体记忆体有两大体系：易失性记忆体（volatile memory）和非易失性记忆体（non-volatile memory）。
易失性记忆体像SRAM和DRAM在没有电源的情况下都不能保存数据。但这种存贮器拥有高性能、易用等优点。
非易失性记忆体像EPROM，EEPROM和FLASH 能在断电后仍保存数据。但由于所有这些记忆体均起源自ROM技术，所以不难想象得到他们都有不易写入的缺点：写入缓慢、读写次数低、写入时工耗大等。
    FM24C256是一个256Kbit 的FRAM，总线频率最高可达1MHz，10亿次以上的读写次数，工耗低。与典型的EEPROM AT24C256相比较，FM24C256可跟随总线速度写入，无须等待时间，而AT24C256必须等待几毫秒（ms）才能进行下一步写操作。FM24C256可读写10亿次以上，几乎无限次读写。而AT24C256只有10万之一百万次读写。另外，AT24C256读写能量高出FM24C256有2，500倍。从比较中看出，FM24C256包含了RAM技术优点，同时拥有ROM技术的非易失性特点。

    三． FM24C256的应用：
    在仪表设计中，数据的安全存贮非常重要。如电子式电能表，它在运行期间时刻都在记录数据，
如果功能设计比较多，那么保存的数据量大，擦写次数比较多。这要求有一个高性能的存贮器才能满足要求。现在的仪表设计，寿命要求长，数据保存安全期长。目前，FM24C256是非常适合仪表设计要求的存贮器。它的性能指标完全达到设计要求，解决了仪表中的设计忧虑。更重要的是，它的存贮时间短，能够在极短的时间内保存大量数据，解决了仪表在突然断电时数据及时、安全的存贮。RAMTRON公司研制的FM24C256，为了普及使用，存贮指令和AT24C256兼容，只是在读写指令和应答是不需要延时，提高了擦写速率。封装体积、功能管角和AT24C256一样，使设计者容易接受和运用。

   


    写子程序：

WRITE：
      CLR1 PM.3      ;;设置P4.3为输出状态
      CLR1 P4.2
      CLR1 P4.3
      CLR1 P4.1       ；；打开写保护
CALL !SENDSTART    ；；发送起始位
MOV A,#10100000B
CALL !SENDCOM    ;;发送写命令
BC $WNOACKX      ；；没应答则错误返回
  NOP
CLR1 P4.2
CLR1  PM4.3        ;; 设置P4.3为输出状态
MOV A,D            ;;D中存放所写单元高地址
CALL !SENDCOM     ；；发送所写单元高地址
BC $WNOACKX    ；；；没应答则错误返回
CLR1  PM4.3        ;; 设置P4.3为输出状态
MOV A,E        ；；;;E中存放所写单元低地址
CALL !SENDCOM   ；；发送所写单元低地址
BC $WNOACKX   ；；没应答则错误返回
CLR1  PM4.3        ;; 设置P4.3为输出状态
MOV A,[HL]       ;;[HL] 中存放所写数据
    CALL !A24SENDC    ；；发送所写数据
   CLR1 CY
            SET1 P4.1  ；；写保护
WNOACKX：
SET1 CY
RET
SENDSTART:    发送起始位子程序
SET1 P4.2
   SET1 P4.3      ;;发起始位
        NOP
NOP     
      CLR1 P4.3
        CLR1 4.2
       RET
  SENDCOM:   发送命令子程序
         CALL !A24SENDC
           CLR1 P4.2
        SET1  PM4.3   ;;设置P4.3为输入状态
           NOP
           NOP
           NOP      
SET1 4.2
        BT P4.3,$DCOM1                 ;测试应答信号，有应答CY=1，否则CY=0
        CLR1 CY
           RET             ;BR RNOACK               
DCOM1:
        SET1 CY
           RET
A24SENDC:     发送数据子程序
        CLR1 CY
        MOV B,#08H   ;;发送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位发送完返回
        RET
读子程序：
READ:
  CLR1 PM4.3       ；；;; 设置P4.3为输出状态
        CALL !SENDSTART ；发送起始位
MOV A,#10100000B
           CALL !SENDCOM   ;; ；发送读命令
           BC $RNOACK       ；；       没应答则错误返回
CLR1 P4.2
  CLR1 PM4.3        ;; 设置P4.3为输出状态
MOV A,D         ;D中存放所读单元高地址
             CALL !SENDCOM  ；；发送所读单元高地址
          BC $RNOACK            ;     没应答则错误返回
             CLR1 PM4.3    ；；设置P4.3为输出状态
MOV A,E      ；；;E中存放所读单元低地址
          CALL !SENDCOM   ；；发送所读单元低地址
BC $RNOACK   ；；没应答则错误返回
        CLR1 P4.2
             CLR1 PM4.3   ；；设置P4.3为输出状态
SET1 P4.2
SET1 4.3
NOP
NOP
             CLR1 P4.3
             CLR1 P4.2
             CALL !SENDSTART  ；发送起始位
          MOV A,#10100001B
          CALL !SENDCOM     ;;发送读命令
          BC $RNOACK
         CLR1 P4.2
            SET1 PM4.3
CALL !N24READB     ；；读数据
         CLR1 SK256
            CLR1 PM4.6
        CALL !SENDSTOP    ；；发送停止位
READRET:
    CLR1 CY
RET
RNOACK:
SET1 CY
RET
N24READB:
         MOV B,#08H
READREPX:
        CLR1 P4.2
   NOP
   NOP
   NOP
SET1 P4.2
          NOP
       NOP
       NOP
       CLR1 CY
BF P4.3,$READPD
       SET1 CY
READPD:
      ROLC A,1    ;;左移1位
      NOP
      NOP
      NOP
      DBNZ B,$READREPX    ；；判断是否接受8位
RET
SENDSTOP:     发送停止位
     CLR1 P4.3
        NOP
SET1 P4.2
        NOP            
     SET1 P4.3
        NOP
        RET
    四． 小结：
    FM24C256 是一种高性能的存贮器，性能指标远远大于EEPROM。在电子式电能表应用中，数据擦写次数比较频繁，而且在掉电存贮时数据量大、时间短，怎样安全可靠快速的保存数据一个关键的技术。所以，FM24C256的优良特性非常适合仪表中使用，如电能表、水表、煤气表、暖气表、计程车表、医疗仪表等应用广泛。它的封装形式有SOIC和DIP。

李小路

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