铁电存储器在仪表中的应用

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。