ETC FM24C64

64KB的串行存储器
特性
1
3 低功耗操作
64K位的非易失性铁电随机存储器
组织结构为8192*8位
读写寿命为100亿次
掉电数据保存10年
写数据无延时
2
工作电压为5V
工作电流为150uA
待机电流10uA
4 工业标准
快速两线串行协议
工业温度-40 到+80
8脚---DIP和SOIC
总线速度可以达到1MHZ
硬件上可以直接替换EEPROM
描述
引脚定义
FM24C64是用先进的铁电技术制
造的64K位的非易失性的记忆体 铁电
随机存储器 FRAM 是一种具有非
易失性 并且可以象RAM一样快速读
写 数据在掉电可以保存10年 且比
EEPROM或其他非易失性存储器可靠
性更高 系统更简单
不象EEPROM FM24C64以总线
速度进行写操作 无延时 数据送到
FM24C64 直接写到具体的单元地址
下一个操作可以立即执行 FM24C64
可以承受超过100亿次的读写或者是比
EEPROM高一万倍的写操作
FM24C64的写能力使得它在需要
对非易失性记忆体快速读写的状况下
非常理想 举例说数据采集系统中对
写入数据的频率要求高 即速度要求
非常快 使用EEPROM可能丢失数据
这种优势合并使得系统可以更可靠的
实时采集数据
FM24C64为使用串行EEPROM的
用户提供了便利 它在硬件上可以直
接替换EEPROM
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引脚定义
名称
I/O
描述
A1-A2
输入
地址1-2: FM24C04物理地址. 在两线协议中从地址的装置值应与这两脚
的信号一样
I/O
串行数据/地址: 在两线协议中 这是一个双向数据线 用来送串行数据
和地址 它为开漏输出 在两线总线上可和其它装置线或 需要加上拉
电阻
SDA
SCL
WP
NC
VDD
输入
串行时钟: 两线接口串行时钟输入
SCL的上升沿输入 需要加上拉电阻
输入
写保护: 当WP为高电平时, 写保护地址从100H到1FFH FM24C04将不会应
答写入被保护的地址的数据 WP拉低 这些特性不起作用 WP脚位不应
悬空
空脚
电源
数据在SCL的下降沿输出
空脚
电源电压: 5V
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数据在
总体概述
FM24C64是一种串行非易失性记
忆体 它的逻辑结构为8192*8位
接口方式为工业标准的两线接
口 与串行EEPROM的功能操作
相似 不同之处在于 铁电存储
器比EEPROM写的速度快的多
无延时
记忆体架构
FM24C64内部地址可分为8192个
字单元 每个字单元为8位 数据
被串行移动 它使用两线协议
包括一个从地址 区别其他存储
器或器件
一个页地址和一个字
地址每256个地址 被指定为一个
8位的字地址 每256个地址为一
页 FM24C64为32页页地址 选
择页位为5位 完全地址为13位
每个字节地址都是唯一的
FM24C64大多数的功能是由两线
协议或根据板上电路来操作 记
忆体以两线总线速度来执行读/写
操 作 FM24C64不 像EEPROM
它不必等写周期出现就可以把自
身置在一个等待状态 一个新的
数据交换周期来到时 另外一个
操作已经完成
与 EEPROM 相 比较 FM24C64的 快
速性与高擦写次数 EEPROM 是
无法比拟的 举个例说 在一个
高噪声环境下 EEPROM受干扰
的可能性大 因为FM24C64完成
得快 而EEPROM写 数据需要几
个毫秒
需要指出的是FM24C64没有类似
内部电源管理电路 上电复位
因此
用户应保证电源电压
VDD 在数据表规定的范围内
防止误操作
两线接口
FM24C64的通讯方式是双向两线协
议
脚位少 占用线路板空间
小 图2描述了FM24C64在微处理
器系统中的典型配置
为了便利 往总线上送数据的部件
叫发送者 接受数据的叫接受者
控制总线的叫主机 主机为所有操
作产生时钟 在总线上被控制的叫
从机 FM24C64永远都是从机
两线协议即是总线上的所有的操作
都是由SDA和SCL两个脚位的状态
来确定的 有四个状态 开始 停
止 数据以及应答 图3描述了四
个状态的时序图
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停止
当主机把SDA从低电平拉高 同时
SCL信号为高时为停止条件 所有的
操作在此条件下退出 为了宣布停
止 主机必须控制SDA
开始
当主机把SDA从高电平拉低 SCL信
号为高电平为开始条件 所有的读写
操作均由开始条件开始 任何时候的
操作都可由开始条件退出 开始一个
新操作
在操作过程中 电压降低到规定电压
的最低值以下 系统会发出一个开始
条件
数据/地址传送:
所有数据传送 包括地址 都应在SCL
为高电平时 除了以上两种情况 SDA
在SCL为高时不能改变
应答
应答出现在第8位数据位被传输之
后 在传输期间SDA线被允许由接受
者驱动 接受者驱动SDA为低电平
以确认收到一个字节数据 如果接受
者没有把SDA拉低 即无应答 操作
退出
接受者可能因为两个原因不做
应答 1 如果一个字节传送
失败 无应答 结束当前操作
可以对这个部件再次寻址 发
生错误的上一个字节会被允许
覆盖掉 2 接受者有意结束
操作不做应答 举例说 在读
操作中 FM24C64接受者应答
后 就把数据送到总线上 读
操作完成 不需要进行其他操
作 接受者不做应答 如果接
受者做出应答将导致FM24C64
在当主机送新的操作命令时例
如停止命令 试图在下一个时
钟周期驱动总线
物理地址:
FM24C64在开始条件后接受的
第一个字节是物理地址 就象
图4列出的 物理地址包括部
件类型 器件选择 被访问的
页面 还有一位是读写控制
位
位7— 4是部件类型 FM24C64
为1010B 部件类型用以区分
挂在两线接口上各种功能部
件
位3-1为页选择 位0为读写控
制位 低电平为写操作
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记忆体操作:
FM24C64被设计成和其他2线接
口记忆体产品相似的操作方式
最主要的不同是FRAM技术所生
成的写能力 读写操作如下
字地址:
在FM24C64 接受者 应答装置地址
后 主机将把记忆体地址送到总线上
进 行 一个 写 操作 地址需要两个字
节 第一个是高位字节 MSB
因
为记忆体只使用了13位地址 高3位
没有使用 第2个是低八位字节 LSB
保存8位地址 地址被内部锁存 每
一次访问后 FM24C64内部地址锁存
计数器递增 当前的地址是被锁存的
值或是最写入的或是下一个要访问的
地址 只要电源恒定或是没有新的数
据写入 当前的地址不变 读总是使
用当前地址 一个随机读操作可以由
以下阐述的方式 先执行一个写操作
即能开始
每 一 个 字 节传送后 在应 答之 前
FM24C64内部地址锁存计数器递增
这样在没有另外的寻址要求就可以访
问下一个顺序地址 在最后一个地址
1FFFH 到达后 地址计数器的内
容又回到0000H 在一个读写操作中
没有字节数的限制
数据传送:
地址信息被传送后 主机和FM24C64
之间的数据交换开始 进行一个读操
作 FM24C64将把8位数据放到总线
上 然后等待应答 应答出现 开始
下一个传送 应答不出现 读操作退
出 对于写操作 FM24C64接受8位
数据后 给出应答 所有数据首先产
生最高有效位
写操作:
所有写操作开始一个从机地址和
一个字地址 主机通过设置从地
址的最低有效位为0 来表示一个
写操作 寻址后 主机送每个字
节到记忆体 记忆体产生应答
任何数量的顺序字节可被写入
如果地址到最后一个字节 地址
计数器从1FFFH翻转到0000H
不象其他的非易失性技术 FRAM
没有写延时 整个记忆体周期比
单纯总线时钟还短 这样任何操
作 包括读写 能跟随写操作
记忆体写操作出现在第8位数据被
传送以后 在确认送出之前完成
那样如果用户需要退出写操作又
不变更记忆体内容 应该在第8位
数据之前用开始或停止条件
FM24C64不需要页缓冲
记忆体可以用WP脚作写保护 把
WP拉高 VDD 写保护地址从
1800H 到 1FFFH FM24C64 将 不
会应答写入被保护的地址的数
据 另外 地址计数器也不会递
增 WP拉低 这些特性不起作用
WP脚位不应悬空 图5描述的是
单字节和多字节的操作
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读操作:
有两种基本类型的读操作 当
前地址读和可选地址读 在当
前地址读FM24C64使用内部锁
存器提供低八位地址 在可选
地址读操作 用户执行一个步
骤设置低位地址为指定值
当前地址顺序读
FM24C64使用内部锁存器时低
八位地址进行读操作 当前地
址读使用在地址锁存器中的值
作为读操作开始地址
执行当前读操作 主机提供从
地址把LSB置为1 页选择位用
于指定记忆体的页面 应答后
FM24C64将开始从当前地址移
出 当前地址是从机地址位加
上内部锁存器位合成的地址
由当前地址开始 主机能随意
读写任意的字节数 这样顺序
连读即是当前连读数据 在内
部地址计数器将连续递增 每
次主机确认一个字节 随后
FM24C64就可以读下一个连续
的字节 有四种方式可以正确
的终止读操作 失败地终止读
操作就相当于
1
2
3
4
FM24C64试图在总线上读出另外
的数据 四种可行方式如下
1)主机在第9个时钟周期不应答
在第十个时钟周期停止
2)主机在第9个时钟周期不应答
在第十个时钟周期开始
3)主机在第9个时钟周期停止 可
能导致总线竞争
4)主机在第9个时钟周期开始 可
能导致总线竞争
如果内部地址到1FFFH 下一个周
期翻转到0000H 图7和8为当前地
址读的正确操作
选择 随机 读
一个单纯的技术允许用户选择随
机地址作为读数据的起点 包括
首先使用两个字节的写操作来设
置内部地址字节
执行选择性读操作 主机送出从
地址把LSB置0 这样就指定出一
定写操作 根据写数据协议 然
后主机送字地址 调进内部地址
锁存器 FM24C64应答字节地址
后 主机发出开始命令 这同时
退出写操作以及允许读命令被发
出 从地址LSB置1 操作现在为
当前读地址 这个操作说明在图9
中
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持久性和数据保存:
数据保存参数在以下的电参数
规格书中 FRAM操作均有读
和机械性存储 所以读写次数
与每一次读写都有关系 FRAM
结构是基于行与列的排布 行
为A10— A3 每次访问,对每一
行
都要减少一次寿命 在不同的
行确保平均的访问记忆体可以
优化记忆体的持久性 使其非
易失性发挥到最大 不管怎样
FRAM读写次数在总线操作频
率在400KHZ时无限制 即使
每秒访问30次
100亿次的寿
命到时 10年已过去了
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应用:
铁电技术的优势可适用于广泛
的领域 很明显 除了一次编
程应用的其他所有领域 铁电
记忆体在读写次数以及快速性
均比EEPROM更具优势 最为
明显的是在采集领域中 要求
写的频率高且数据掉电不丢
失
1 1) 数据采集
在数据采集和存储领域中 FRAM
提供了一种极具优势的方案 这
个方案比SRAM加后备电池更经
济 以及比EEPROM有更好的写
特性
2 2)配置
任何非易失性记忆体能保留一些
配置 但是FRAM的高写入次
数使得其可以无限制的保持参
数 不用为参数随时更改有更
多的考虑 电源掉电时 FRAM
的高速写入解决了数据丢失的
烦恼
3 3)高噪声环境
高噪声环境写数据对EEPROM来
说极具挑战性 在噪声和电源
波动环境中 EEPROM由于写
入时间要几个毫秒 太容易受
干扰 而FRAM写的速度非常
快 噪声和电源波动来不及干
扰
4
4 4)有快速要求的环境
在一个复杂的系统中 多个软件
需要访问非易失性记忆体
EEPROM的延时为这种环境中
的软件研发增加了许多不适当
的复杂性 每个软件例行访问
下一个例行程序都必须等待一
个完整的程序 当快速性要求
很严格时 FRAM就减少了这
种复杂性 FM24C64不需要等
待
5 5)RF/ID
在无接触记忆体领域 FRAM提
供了完美的方案 因为RF/ID
记 忆 是 通 过 RF 方 式 供 电
EEPROM的长时间和大功耗使
得它不太适合这个领域
6)保存轨迹
在一个高度复杂的系统中 系
统状态和操作记录在系统失败
时是很重要的数据 FRAM的
高写入次数特点使数据记录得
以实现 能做一个完美的系统
日志 另外FM24C64 的两线
协议可以少占用系统资源
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