DS1994L 4Kb、帶有時(shí)鐘的存儲(chǔ)器iButton®的替代產(chǎn)

DS1994L由Maxim的6英寸晶圓廠生產(chǎn)，所采用的制造工藝已經(jīng)過(guò)時(shí)并且已經(jīng)廢除。因此，為了避免舊器件向新工藝移植造成的高開(kāi)發(fā)成本，Maxim實(shí)施了DS1994L的最后一次采購(gòu)，鼓勵(lì)該器件的所有用戶采用替代產(chǎn)品。

引言
DS1994L 4Kb、帶有時(shí)鐘的存儲(chǔ)器iButton憑借其不同尋常的功能被廣泛用于各種產(chǎn)品。本應(yīng)用筆記首先列出了DS1994L的特性和應(yīng)用，然后給出了與之相對(duì)應(yīng)的替代型號(hào)，并對(duì)替代器件進(jìn)行了詳細(xì)討論。

DS1994L特性
DS1994L包括NV SRAM、RTC計(jì)數(shù)器、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、循環(huán)計(jì)數(shù)器以及RTC、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、循環(huán)計(jì)數(shù)器的報(bào)警寄存器。時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器能夠工作在手動(dòng)模式或自動(dòng)模式。手動(dòng)模式下，該計(jì)數(shù)器可在軟件控制下啟動(dòng)和暫停；自動(dòng)模式下，只要1-Wire®端口施加電壓，計(jì)數(shù)器將保持有效。當(dāng)1-Wire端口電壓被移除時(shí)，循環(huán)計(jì)數(shù)器遞增。按照這種方式，DS1994L自動(dòng)計(jì)算上電/斷電次數(shù)以及器件的工作時(shí)間。當(dāng)DS1994L的任何計(jì)數(shù)器達(dá)到相應(yīng)的報(bào)警寄存器設(shè)定門(mén)限時(shí)，DS1994L將產(chǎn)生一次報(bào)警。

三個(gè)計(jì)數(shù)器及其報(bào)警寄存器的不可清除的獨(dú)立寫(xiě)保護(hù)功能使得DS1994L非常適合軟件授權(quán)期限定時(shí)器或限時(shí)訪問(wèn)令牌等應(yīng)用。這兩種應(yīng)用都得益于用戶可編程功能，一旦發(fā)生報(bào)警，即可阻止對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。這一功能組合使DS1994L的應(yīng)用更廣泛，如表1所示。對(duì)于有些應(yīng)用，通過(guò)修改軟件的確可以采用替代產(chǎn)品。

表1. DS1994L的應(yīng)用
Alternative Devices
DS1994 Application DS1904L DS1904L with DS1993L DS1921G DS1922L
RTC module/token
RTC with memory module/token ―
Data token (NV SRAM) ―
Equipment on/off cycle counter with service alarm ― Extra SW1 Extra SW1 Extra SW1
Equipment operating time counter with service alarm Extra SW2 Extra SW3 ― ―
Equipment scheduled service timer with alarm ― Extra SW4 Extra SW4
Secure time-limited access token ― ― ― Extra SW5
Secure software license token with expiration timer ― ― ― ―

圖例/注釋
功能替代器件，但需要對(duì)軟件進(jìn)行部分修改。
― 不能替代器件的功能。
1. 替代器件需要通過(guò)軟件控制在存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)器。
2. 功能替代器件，需要通過(guò)軟件控制RTC計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)/暫停。報(bào)警服務(wù)需要額外的存儲(chǔ)空間，用于儲(chǔ)存參考值。通過(guò)比較RTC計(jì)數(shù)器值和存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的參考值產(chǎn)生報(bào)警。
3. 功能替代器件，需要通過(guò)軟件控制RTC計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)/暫停。通過(guò)比較RTC計(jì)數(shù)器值和存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的參考值產(chǎn)生報(bào)警。
4. 功能替代器件，需要在軟件控制下比較RTC數(shù)值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的參考值。該方案沒(méi)有使用任何安全措施。
5. 功能替代器件，需要在軟件控制下比較RTC數(shù)值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的參考值。該方案采用了密碼保護(hù)措施。

替代器件
遺憾的是，沒(méi)有一種替代器件能夠包含DS1994L的所有功能，有些器件可提供DS1994L的部分功能。此外，如果允許修改固件使其支持應(yīng)用的不同功能組合，DS1994L的許多功能可以找到替代器件來(lái)完成。表2列出了這些替代器件與DS1994L的功能比較。

表2. 替代器件比較
Alternative Devices
Characteristic DS1994L DS1904L DS1904L with DS1993L DS1921G DS1922L
RTC format 40b binary counter 32b binary counter 32b binary counter BCD: seconds, minutes, hours BCD: seconds, minutes, hours
RTC resolution 1/256 second 1 second 1 second 1 second 1 second
Calendar Software algorithm Software algorithm Software algorithm BCD: day of week, date, month, year BCD: date, month, year
Interval timer 40b binary counter, resolution 1/256 second ― ― ― ―
Cycle counter 32b binary ― ― ― ―
RTC alarm Yes, using conditional search ROM ― ― Yes, using conditional search ROM ―
Interval timer alarm Yes ― ― ― ―
Cycle counter alarm Yes ― ― ― ―
User memory 512B ― 512B 512B 512B
Security Irreversible write protection of RTC counter and alarm register, interval timer and alarm register, cycle counter and alarm register ― ― ― Two 64b passwords (one for read, one for full access)
Extras User-programmable memory access blocking upon alarm

Interrupt signaling upon alarm (an uncommon feature) ― ― Temperature logger with 2KB logging memory, temperature histogram, and temperature alarm recording

Temperature alarm Temperature logger with 8KB logging memory

Temperature alarm

DS1904L
DS1904L RTC iButton是一款iButton封裝的RTC計(jì)數(shù)器。與每秒遞增256的5字節(jié)計(jì)數(shù)器不同，DS1904L有一個(gè)逐秒遞增的4字節(jié)計(jì)數(shù)器。除時(shí)間分辨率外，DS1904L的功能與DS1994L的RTC計(jì)數(shù)器相當(dāng)。將計(jì)數(shù)器讀數(shù)轉(zhuǎn)換為常規(guī)的時(shí)間/日期格式或相反過(guò)程的算法與DS1994L相同(參見(jiàn)應(yīng)用筆記517：“DS1371/DS1372/DS1374 32-Bit Binary Counter Time Conversion”)。DS1904L的成本大約為DS1994L的一半，適合作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器用于最基本的功能替代。如需測(cè)量器件的工作時(shí)間， DS1904L需要微控制器在器件上電時(shí)啟動(dòng)RTC振蕩器，并在器件關(guān)閉時(shí)暫停振蕩器。而這種方法會(huì)妨礙RTC計(jì)數(shù)器顯示正確的時(shí)間。
帶DS1993L模塊的DS1904L
一種組合了DS1904L和DS1993L 4Kb存儲(chǔ)器iButton的模塊作為1-Wire器件集能夠?qū)崿F(xiàn)DS1994L的RTC計(jì)數(shù)功能和存儲(chǔ)功能。所缺少的主要功能是時(shí)間間隔計(jì)時(shí)器、循環(huán)計(jì)時(shí)器和三種報(bào)警功能。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，這些功能可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。與單獨(dú)使用DS1904L一樣，這種模塊妨礙了RTC計(jì)數(shù)器正確顯示時(shí)間。除了兩個(gè)iButton外，在印刷電路板上還安裝了模板中所包含的兩個(gè)DS9094-SM5表貼iButton夾和一個(gè)DS9092R iButton端口。由于安裝了額外的機(jī)電部件，DS1904L/DS1993L組合模塊的成本高于DS1994L。

DS1921G
DS1921G Thermochron® iButton具有與DS1994L相同的存儲(chǔ)器、RTC和 RTC鬧鐘。但是，其RTC和相應(yīng)的鬧鐘采用BCD格式進(jìn)行秒、分鐘、小時(shí)、日期、月份和年份計(jì)數(shù)。由于不需要將秒計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為時(shí)間/日期格式，這種格式便于RTC報(bào)警。相反，當(dāng)試圖將DS1921G的RTC作為器件的工作時(shí)間計(jì)數(shù)器時(shí)，這種格式不太實(shí)用。

除了具備與DS1994L相同的功能外，DS1921G還提供一個(gè)獨(dú)立的溫度記錄器，并帶有溫度直方圖和溫度報(bào)警功能。這些附加功能提高了DS1921G的成本，價(jià)格高于 DS1994L。因此，如果能夠接受這樣的性價(jià)比，可以將DS1921G作為一個(gè)替代器件。此外，應(yīng)用中還可以使用溫度記錄器功能。

DS1922L
帶有8KB數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器的DS1922L溫度記錄器iButton具有與DS1994L相同的存儲(chǔ)器和 RTC (不帶鬧鐘)。但是，其RTC采用BCD格式進(jìn)行秒、分鐘、小時(shí)、日期、月份和年份計(jì)數(shù)。由于不需要將秒計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為時(shí)間/日期格式，這種格式便于RTC 報(bào)警。相反，當(dāng)試圖將DS1922L的RTC作為器件的工作時(shí)間計(jì)數(shù)器時(shí)，這種格式不太實(shí)用。

除了具備與DS1994L相同的功能外， DS1922L還提供一個(gè)獨(dú)立的溫度記錄器，并帶有溫度報(bào)警和密碼保護(hù)功能。這些附加功能和大容量數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器提高了DS1922L的成本，價(jià)格高于 DS1994L。因此，如果能夠接受這樣的性價(jià)比，可以將DS1922L作為一個(gè)替代器件。此外，應(yīng)用中還可以使用溫度記錄和/或密碼保護(hù)功能。

總結(jié)
DS1994L沒(méi)有完全兼容的替代器件，但的確可以在其眾多典型應(yīng)用中找到DS1994L的合理替代產(chǎn)品。任何情況下都需要修改軟件。最基本的替代產(chǎn)品是DS1904L，該器件缺少4Kb存儲(chǔ)器。包含一個(gè)DS1904L、DS1993L、兩個(gè)DS9094-SM5夾和一個(gè) DS9092R iButton端口的模塊能夠提供RTC功能和4Kb存儲(chǔ)器，但成本稍高于DS1994L。DS1921G和DS1922L提供幾乎與DS1904L/DS1993L模塊相同的功能，但包括了額外的溫度記錄功能，使其成為了成本更高的替代產(chǎn)品。