鐵電存儲器在儀表中的應用

關鍵詞：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，它的核心技術是鐵電晶體材料，擁有隨即存取記憶體和非易失性存貯產品的特性。FM24C256是一種鐵電存貯器（FRAM）,容量為256KBIT存貯器，它和AT24C256容量等同，總線結構兼容，但FM24C256的性能指標遠大于AT24C256。在存貯器領域中，FM24C256應用逐漸被推廣和認可，尤其是大容量存貯器，它的優良特性遠高于同等容量的EEPROM。在電子式電能表行業中，數據安全保存是最重要的。隨著電子表功能的發展，保存的數據量越來越大，這就需要大容量的存儲器，而大容量的EEPROM性能指標不是很高，尤其是擦寫次數和速度影響電能表自身的質量。FM24C256在電能表中的使用，會提高電能表的數據安全存貯特性。

二．鐵電存貯器（FRAM）FM24C256的特性：

傳統半導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在沒有電源的情況下都不能保存數據。但這種存貯器擁有高性能、易用等優點。
非易失性記憶體像EPROM，EEPROM和FLASH 能在斷電后仍保存數據。但由于所有這些記憶體均起源自ROM技術，所以不難想象得到他們都有不易寫入的缺點：寫入緩慢、讀寫次數低、寫入時工耗大等。

FM24C256是一個256Kbit 的FRAM，總線頻率最高可達1MHz，10億次以上的讀寫次數，工耗低。與典型的EEPROM AT24C256相比較，FM24C256可跟隨總線速度寫入，無須等待時間，而AT24C256必須等待幾毫秒（ms）才能進行下一步寫操作。FM24C256可讀寫10億次以上，幾乎無限次讀寫。而AT24C256只有10萬之一百萬次讀寫。另外，AT24C256讀寫能量高出FM24C256有2，500倍。從比較中看出，FM24C256包含了RAM技術優點，同時擁有ROM技術的非易失性特點。

三．FM24C256的應用：

在儀表設計中，數據的安全存貯非常重要。如電子式電能表，它在運行期間時刻都在記錄數據，
如果功能設計比較多，那么保存的數據量大，擦寫次數比較多。這要求有一個高性能的存貯器才能滿足要求。現在的儀表設計，壽命要求長，數據保存安全期長。目前，FM24C256是非常適合儀表設計要求的存貯器。它的性能指標完全達到設計要求，解決了儀表中的設計憂慮。更重要的是，它的存貯時間短，能夠在極短的時間內保存大量數據，解決了儀表在突然斷電時數據及時、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，只是在讀寫指令和應答是不需要延時，提高了擦寫速率。封裝體積、功能管角和AT24C256一樣，使設計者容易接受和運用。

寫子程序：

WRITE：
CLR1 PM.3 ;;設置P4.3為輸出狀態
CLR1 P4.2
CLR1 P4.3
CLR1 P4.1 ；；打開寫保護
CALL !SENDSTART ；；發送起始位
MOV A,#10100000B
CALL !SENDCOM ;;發送寫命令
BC $WNOACKX ；；沒應答則錯誤返回
NOP
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ;; 設置P4.3為輸出狀態
MOV A,D ;;D中存放所寫單元高地址
CALL !SENDCOM ；；發送所寫單元高地址
BC $WNOACKX ；；；沒應答則錯誤返回
CLR1 PM4.3 ;; 設置P4.3為輸出狀態
MOV A,E ；；;;E中存放所寫單元低地址
CALL !SENDCOM ；；發送所寫單元低地址
BC $WNOACKX ；；沒應答則錯誤返回
CLR1 PM4.3 ;; 設置P4.3為輸出狀態
MOV A,[HL] ;;[HL] 中存放所寫數據
CALL !A24SENDC ；；發送所寫數據
CLR1 CY
SET1 P4.1；；寫保護
WNOACKX：
SET1 CY
RET

SENDSTART: 發送起始位子程序
SET1 P4.2
SET1 P4.3 ;;發起始位
NOP
NOP
CLR1 P4.3
CLR1 4.2
RET

SENDCOM: 發送命令子程序
CALL !A24SENDC
CLR1 P4.2
SET1 PM4.3 ;;設置P4.3為輸入狀態
NOP
NOP
NOP
SET1 4.2
BT P4.3,$DCOM1 ;測試應答信號，有應答CY=1，否則CY=0
CLR1 CY
RET ;BR RNOACK
DCOM1:
SET1 CY
RET
A24SENDC: 發送數據子程序
CLR1 CY
MOV B,#08H ;;發送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位發送完返回
RET

讀子程序：
READ:
CLR1 PM4.3 ；；;; 設置P4.3為輸出狀態
CALL !SENDSTART ；發送起始位
MOV A,#10100000B
CALL !SENDCOM ;; ；發送讀命令
BC $RNOACK ；； 沒應答則錯誤返回
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ;; 設置P4.3為輸出狀態

MOV A,D ;D中存放所讀單元高地址
CALL !SENDCOM ；；發送所讀單元高地址
BC $RNOACK ; 沒應答則錯誤返回
CLR1 PM4.3 ；；設置P4.3為輸出狀態
MOV A,E ；；;E中存放所讀單元低地址
CALL !SENDCOM ；；發送所讀單元低地址
BC $RNOACK ；；沒應答則錯誤返回
CLR1 P4.2
CLR1 PM4.3 ；；設置P4.3為輸出狀態
SET1 P4.2
SET1 4.3
NOP
NOP
CLR1 P4.3
CLR1 P4.2
CALL !SENDSTART ；發送起始位
MOV A,#10100001B
CALL !SENDCOM ;;發送讀命令
BC $RNOACK

CLR1 P4.2
SET1 PM4.3
CALL !N24READB ；；讀數據
CLR1 SK256
CLR1 PM4.6
CALL !SENDSTOP ；；發送停止位
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: 發送停止位
CLR1 P4.3
NOP
SET1 P4.2
NOP
SET1 P4.3
NOP
RET

四．小結：

FM24C256 是一種高性能的存貯器，性能指標遠遠大于EEPROM。在電子式電能表應用中，數據擦寫次數比較頻繁，而且在掉電存貯時數據量大、時間短，怎樣安全可靠快速的保存數據一個關鍵的技術。所以，FM24C256的優良特性非常適合儀表中使用，如電能表、水表、煤氣表、暖氣表、計程車表、醫療儀表等應用廣泛。它的封裝形式有SOIC和DIP。