FM20L08型鐵電存儲(chǔ)器的原理及應(yīng)用

1 引言

在一些需要下位機(jī)單獨(dú)工作的場(chǎng)合（如汽車行駛記錄儀、高速存儲(chǔ)測(cè)試設(shè)備等），其數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)和掉電不丟失尤為重要，ramtron公司推出的fm20l08型非易失性鐵電存儲(chǔ)器除具有其他鐵電存儲(chǔ)器的一般特點(diǎn)外，彌補(bǔ)了已有鐵電存儲(chǔ)器存儲(chǔ)量小的缺點(diǎn)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量達(dá)1mb，可完全代替標(biāo)準(zhǔn)異步靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（sram）。

2 fm20l08的特點(diǎn)和引腳功能

fm20l08型非易失性鐵電存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為128k×8位，和無(wú)限次擦寫，掉電后數(shù)據(jù)可保存10年，工作電壓為3v，最大功耗電流為22ma，采用32引腳tsop型封裝，圖1示出fm20l08的引腳排列，表1示出fm20l08的主要引腳功能。

fm20l08內(nèi)存分為8個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面可分為16k×8bit，由地址總線的低3位選擇不同的頁(yè)面。新增加的頁(yè)面操作模式的操作速率為33m赫茲，fm20l08增加了軟件控制寫保護(hù)功能，存儲(chǔ)序列按地址排成8個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都能通過(guò)軟件單獨(dú)設(shè)置寫保護(hù)，不需要其他硬件或改變引腳排列。

fm20l08新增內(nèi)部電壓監(jiān)控器驅(qū)動(dòng)lvl（low voltage lockout）信號(hào)，用于監(jiān)控電源的供電情況，當(dāng)電源電壓下降到臨界值以下時(shí)，lvl輸出低電壓信號(hào)，顯示電路處于寫保護(hù)狀態(tài)。lvl信號(hào)處于低電平時(shí)，存儲(chǔ)器可以自動(dòng)阻止無(wú)意讀寫和防止存儲(chǔ)頁(yè)面數(shù)據(jù)的破壞。

3 fm20l08工作原理

3.1 頁(yè)面操作模式

fm20l08給用戶提供快速訪問(wèn)任意頁(yè)面的操作，而且對(duì)頁(yè)面的訪問(wèn)不需要ce信號(hào)有效，對(duì)于頁(yè)面模式讀操作，只要數(shù)據(jù)位連在總線上通過(guò)地址總線低3位選擇不同頁(yè)面，便可讀取存儲(chǔ)器上的數(shù)據(jù)。對(duì)于頁(yè)面模式寫操作，需要第1個(gè)寫脈沖定義第一次寫操作，當(dāng)ce為低電平時(shí)，寫脈沖連同1個(gè)新的地址進(jìn)行頁(yè)面模式寫操作，圖2示出頁(yè)面模式讀操作時(shí)序，圖3示出頁(yè)面模式寫操作時(shí)序。

3.2 電壓監(jiān)控器

fm20l08內(nèi)部的電壓監(jiān)控器不斷檢測(cè)電源電壓，當(dāng)vdd低于臨界指示電壓vtp時(shí)，lvl輸出低電平信號(hào)，存儲(chǔ)器處于受保護(hù)狀態(tài)，阻止電源電壓太低和無(wú)意干擾信號(hào)訪問(wèn)寄存器，這并不代表lvl信號(hào)可以用于系統(tǒng)復(fù)位，因?yàn)橄到y(tǒng)主機(jī)可能在低于電路特殊電壓時(shí)進(jìn)行寫操作，lvl引腳用于存儲(chǔ)器是否閉鎖的狀態(tài)指示。電源電壓超過(guò)門限電壓vtp時(shí)要經(jīng)歷延時(shí)tpulv后lvl才變高電平，在這個(gè)時(shí)間段里存儲(chǔ)器可以被訪問(wèn)。

3.3 軟件寫保護(hù)

存儲(chǔ)器128k×8位的地址空間有8個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的地址空間為16k×8位。每個(gè)區(qū)域獨(dú)立進(jìn)行軟件寫保護(hù)，而且是非易失性的，寫保護(hù)由8位數(shù)據(jù)組成，具體分區(qū)如表2所示，首先在規(guī)定地址置入數(shù)據(jù)，寫保護(hù)區(qū)域標(biāo)志為高電平，其后在另一規(guī)定地址置入數(shù)據(jù)，寫保護(hù)區(qū)域標(biāo)志位為低電平，再在規(guī)定地址寫入任意數(shù)據(jù)并返回普通模式，對(duì)區(qū)域0、1、4的寫保護(hù)過(guò)程如表3所示。

4 fm20l08的應(yīng)用

在對(duì)爆炸過(guò)程中的溫度、沖擊波和壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和記錄時(shí)，為了更好地了解爆炸過(guò)程的情況，必須有高速的數(shù)據(jù)采集和大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作保證。鐵電存儲(chǔ)器的高速寫入和掉電數(shù)據(jù)不丟失特性完全適合此類情況，但以往的鐵電存儲(chǔ)器最大容量只有256kb，單個(gè)存儲(chǔ)器無(wú)法對(duì)整個(gè)作用過(guò)程進(jìn)行記錄，fm20l 08正好解決了存儲(chǔ)容量小的問(wèn)題，爆炸前在目標(biāo)區(qū)域放置多個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，接通電源，啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部程序，等待信號(hào)出現(xiàn)，起爆后，沖擊波傳感器和溫度傳感器將被測(cè)信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路送入單片機(jī)，單片機(jī)首先判斷輸入信號(hào)值是否大于門限值，只有輸入信號(hào)值大于門限值才能存儲(chǔ)鐵電存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元內(nèi)，并在一定時(shí)間后關(guān)閉存儲(chǔ)器，實(shí)驗(yàn)完畢，工作人員可采集到的數(shù)據(jù)在pc機(jī)上顯示。圖4示出由單片機(jī)控制fm20l08的原理圖。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了fm20l08鐵電存儲(chǔ)器的原理及應(yīng)用，給出了測(cè)量爆炸過(guò)程溫度、沖擊波信號(hào)的應(yīng)用及單片機(jī)控制的硬件電路。該設(shè)計(jì)可以直接或稍加改動(dòng)移植到汽車行駛存儲(chǔ)器測(cè)試系統(tǒng)等類似的系統(tǒng)中，用該電路作為測(cè)量爆炸參數(shù)的設(shè)備，具有寫入速度快、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。模擬試驗(yàn)證明可以滿足測(cè)量要求，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有爆炸試驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)記錄，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。