IN24LC08N, D Репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием и выходом на интерфейс I2C IN24LC08 – репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием и выходом на интерфейс I2C емкостью 8К (1Кх8) предназначена для записи, считывания и длительного энергонезависимого неразрушаемого хранения информации в системах с I2C-интерфейсом. Используется в телевизионных приемниках, в технике связи, контрольно-измерительной аппаратуре, изделиях бытовой электроники. Отличительные особенности: • неразрушаемое хранение 8 Кбит информации в течение 200 лет при Тa = 25 оС; • один источник питания (VСС=2.5 B - 5.5 В); • встроенный в кристалл умножитель напряжения; • последовательная шина ввода/вывода; • автоматическое приращение адреса слова; • внутренний таймер для записи; • 1 000 000 циклов стирания/записи на байт; • два режима записи : режим записи по байту; страничный (16 байт) режим записи для минимизации общего времени записи; • установка внутренней логики по включению питания; • неограниченное количество циклов считывания • низкая потребляемая мощность; температурный диапазон от минус 40 до плюс 85 оС Таблица 1 – Назначение выводов Индекс D SO Индекс N Plastic DIP Обозначение микросхемы в корпусе IN24LC08N Plastic DIP IN24LC08D SO ТА = от минус 40 до плюс 85 ОС для всех корпусов Рисунок 1 Номер вывода Обозначение 01 NC Свободный вывод 02 NC Свободный вывод 03 NC Свободный вывод 04 VSS Вывод подключения отрицательного олюса источника напряжения питания 05 SDA Вход-выход сигнала «Последовательные данные» 06 SCL Вход сигнала «Последовательный такт» 07 WP Вход сигнала «Запрет записи» Назначение (VWP=VSS в обычном режиме, VWP=VCC в режиме запрета записи) 08 VCC Вывод подключения положительного полюса источника напряжения питания 1 IN24LC08N, D NC 01 08 VCC NC 02 07 WP 06 SCL 05 SDA NC 03 IN24LC08 VSS 04 Рисунок 2 – Обозначение выводов в корпусе 08 VCC WP 07 SDA 05 SCL 06 Генератор Входной фильтр Логика управления I2C-шиной Декодер строк Накопитель 1024 x 8 Страничный регистр Декодер столбцов Блок управления Запись/Чтение 04 VSS Рисунок 3 – Структурная схема микросхемы 2 IN24LC08N, D Таблица 2 - Предельные режимы Обозначение параметра Наименование параметра Норма не менее не более VCC Напряжение питания 0 7.0 VI Входное напряжение -0.3 VCC+1B Единица измерения В В Т Температурный диапазон хранения без подачи напряжения питания -65 150 о Ta Температура окружающей среды при подаче напряжения питания -65 125 о С С Таблица 3 - Предельно допустимые режимы Обозначение параметра Наименование параметра Единица измерения Норма не менее не более VCC Напряжение питания IOL Выходной ток низкого уровня Т Рабочий температурный диапазон среды VIL Входное напряжение низкого уровня VIH Входное напряжение высокого уровня 3 2.5 5.5 В - 3.0 мА -40 85 о – 0.3 VCC В 0.7 VCC – В С IN24LC08N, D Таблица 4 - Электрические параметры микросхемы при Ta от минус 40 до плюс 85 оС Обозначение параметра ICCS Наименование параметра Режим измерения Ток потребления в режиме хра- VCC = 3.0 В, нения VCC = 5.5 В, Норма Единица измерения мин. макс. - 30 100 мкА мА SDA=SCL= VCC IССO(RD) Динамический ток потребления fSCL = 400 кГц, в режиме считывания VСС = 5.5 B 1.0 IССO(E/WR) Динамический ток потребления fSCL = 400 кГц, в режиме стирания/записи VСС = 5.5 B 3.0 ILI Ток утечки на входе VIN = (0.1 - 5.5) B -10 10 ILО Ток утечки на выходе VОUT = (0.1- 5.5) B -10 10 СIN Входная емкость VСС =5.0 B, f=1 МГц, Т = 25 оС - 10 Сout Выходная емкость VСС =5.0 B, f=1 МГц, Т = 25 оС VHYS Допустимое изменение входного напряжения (триггер Шмитта) VOL Выходное напряжение низкого уровня tS Время хранения информации NС(E/WR) Количество циклов стирания/записи на байт пФ 10 0.05 Vcc - IOL = 3.0 мА, VСС = 2.5 В - 0.4 Т = 25 оС 200 - 1000000 4 мкА В лет шт. IN24LC08N, D Таблица 5 - Динамические параметры Обозначение параметра Наименование параметра Режим измерения Стандартный режим Ускоренный режим (VCC=2.5 ÷ 5.5 В) (VCC=4.5 ÷ 5.5 В) Норма min tSP tOF tА(SCL) tCY(E/WR) fSCL tBUF tSU.STA tHD, STA tLOW tHIGH tr tf tHD. DAT max Норма min Динамические параметры микросхемы Ширина импульса просеч50 ки (SDA, SCL) 250 20+0.1Св∗ Фронт выходного сигнала IOL = 3 мА, при переключении от Св∗ <100 пФ VIHmin к VILmax Время выборки данных по Прим. 2 3500 сигналу SCL Время цикла стира10 ния/записи Динамические параметры I2С - шины Тактовая частота Примеча100 ние 2 Время, когда шина свобод4.7 на перед формированием условия «Старт» Время установления услоДля по4.7 вия «Старт» вторного сигнала Примечание 2 Время удержания условия Примеча- 4.0 «Старт» ние 2 Длительность низкого уров4.7 ня тактового сигнала Длительность высокого 4.0 уровня тактового сигнала Время нарастания 1000 Время спада Время удержания данных - 0 - max 50 нс 250 900 10 мс - 400 кГц 1.3 - мкс 300 нс 0.6 0.6 1.3 0.6 - 300 Примечания 1, 2 Примечание 2 Единица измерения 300 0 - Время установления дан250 100 ных Время установления усло4 0.6 мкс tSU. STО вия «Остановка» Примечания 1 Время удержания, требуемое для соединения неопределенной области спада сигнала SСL, должно внутренне обеспечиваться передатчиком, но не более 300 нс 2 Параметр гарантируется установкой временной диаграммы при функциональном контроле. _______ ∗ СВ - общая емкость шины tSU. DAT 5 IN24LC08N, D ST SP 0.9 Данные SDA IN Данные Данные 0.1 tSU.STA tBUF tSU.DAT tSU.ACK tHD.STA tHD.ACK tHD.DAT tHIGH tSU.STO 0.9 SCL 1 8 9 0.1 tLOW tf tr tA(SCL) tA(SCL) SDA out Рисунок 4 - Временная диаграмма I2C-шины Определены следующие состояния I2C- шины: - шина свободна (не занята) - обе линии находятся в «высоком» состоянии; - начало передачи (условие «Старт») -переход линии SDA от «высокого» уровня к «низкому» при нахождении линии SCL в «высоком» состоянии; - передача информации; - конец передачи (условие «Остановка») - переход линии SDA от «низкого» уровня к «высокому» в то время как линия SCL находится в «высоком» состоянии. Передача данных может начаться только когда шина свободна. Во время передачи данных информационная линия должна оставаться стабильной все время, пока тактовая линия «высокая». Состояние линии SDA может изменяться только тогда, когда линия тактовых сигналов SCL находится в «низком» состоянии. Один тактовый сигнал приходится на один бит информации. Изменение состояния линии SDA в то время, когда тактовая линия «высокая», будет интерпретировано как контрольные сигналы: «Старт» или «Остановка». Каждая передача данных начинается с условия «Старт» и завершается условием «Остановка». Информация всегда передается в байторганизованной форме. Число байтов информации, передаваемых между условиями «Старт» и «Остановка», ограничено в режиме «Стирание/запись» и неограничено в режиме «Cчитывание». Каждое слово из 8 бит (каждый байт) сопровождается проверочным девятым битом, битом подтверждения. Данный бит на лиии SDA всегда вырабатывается устройством, принявшим предшествующий байт информации (т.е. «приемником»). Устройство, подтверждающее прием информации (в случае соответствия ее предъявляемым требованиям), разряжает линию SDA таким образом, что данная линия остается постоянно «низкой» в течение всего периода действия «высокого» уровня тактового импульса подтверждения (9-й бит) на линии SCL. Устройство, передающее информацию, во время формирования подтверждения должно прини6 IN24LC08N, D мать состояние с высоким выходным сопротивлением. В случае несоответствия принятого байта информации предъявленным требованиям, принимающее устройство не вырабатывает подтверждения, что указывает на ошибку в формировании протокола обмена на I2C-шине. Все приборы, подключенные к I2C-шине, можно подразделить на две группы: «главные» приборы, которые контролируют передачу данных по шине (микроконтроллеры, микропроцессоры), и «подчиненные» приборы, которые подчиняются управлению со стороны «главных» (сервисные и периферийные устройства). В свою очередь, обе эти группы приборов могут выступать в роли «приемников» (устройств, принимающих в данный момент информацию) и «передатчиков» (устройств, передающих данные на шину). Разработанная микросхема может быть только «подчиненным приемником» или «подчиненным передатчиком». ST CS/WR As WA As ST CS/R D A s DA Am n байтов DA Am SP последний байт Автоматическое приращение адреса считываемого слова Рисунок 5 - Протокол I2C-шины в режиме «Считывание» с вводом адреса слова ST CS/RD As DA n байтов Am DA последний байт Am SP Автоматическое приращение адреса считываемого слова Рисунок 6 - Сокращенный протокол I2C-шины в режиме «Считывание» Особенностью протоколов в режиме «Считывание» является изменение направления передачи информации по линии SDA: до окончания управляющего слова CS/RD микросхема принимает информацию, а после него происходит передача (считывание) данных. Один раз задав протокол, можно последовательно считать неограниченное число байтов данных. После считывания каждого байта внутрикристальный счетчик адреса автоматически приращивается на «единицу» по получению подтверждения от «главного приемника» (Am=0). Сразу после отрицательного фронта тактового импульса подтверждения (в случае As или Am=0) выход микросхемы является низкоимпедансным и на линии SDA устанавливается первый бит считываемого байта информации. В случае передачи микросхемой(«подчиненный пере7 IN24LC08N, D датчик») последнего байта «главный приемник» должен выдать не сигнал, подтверждающий прием, а передать «подчиненному передатчику» информацию об окончании приема (Am=1). В этом случае после отрицательного фронта тактового импульса подтверждения выход микросхемы переводится в состояние с высоким выходным сопротивлением (закрывается), на линии SDA устанавливается «высокий» уровень, разрешающий «главному приемнику» выработать условие «Остановка». S T CS/W R As WA As DE As SP Автоматическое приращение адреса записываемого слова Рисунок 7 - Протокол I2C-шины в режиме «Cтирание/запись» бай- та ST CS/WR As WA As 1-й байт DE As 2-й байт DE As 16-й байт (последний) DE As SP Автоматическое приращение адреса записываемого слова Рисунок 8 - Протокол I2C-шины в режиме «Стирание/запись» страницы Необходимо различать два основных режима записи: побайтовая запись и страничная запись. В первом случае, после принятия адреса слова микросхема выдает подтверждение, принимает последующие 8 бит данных (1 байт) и снова выдает подтверждение. При этом адрес слова автоматически приращивается. После этого «главный» передатчик может тотчас же прервать передачу посредством формирования условия «Остановка» или передать дальше и затем прервать в нужный момент передачу генерацией условия «Остановка». После формирования условия «Остановка» стартует активный процесс перепрограммирования и последовательная шина свободна для другой передачи. Если микросхема адресуется через I2C-шину во время программирования, то она не выдает бит подтверждения. Страничный режим записи инициируется таким же образом, как и операция записи байта. Только во время одной передачи «главный» прибор передает 16 байт данных. После приема каждого байта данных 3 младших разряда адреса слова внутренне приращиваются. Пять старших разрядов адреса слова остаются неизменными. Микросхема подтверждает прием каждого байта данных формированием бита подтверждения. Передача по шине прерывается «главным» прибором посредст8 IN24LC08N, D вом условия «Остановка» после восьмого байта данных. Если «главный» передает более 16 байт прежде чем вырабатывается условие «Остановка», то подтверждение на последующие байты данных также вырабатывается и осуществляется программирование последних 16 байт данных. Запись в микросхему выполняется, если вывод WP находится в «низком» состоянии. Если вывод WP - «высокий», то накопитель ЭСППЗУ защищен от нежелательной записи и микросхема не выдает подтверждения когда подаются данные в ЭСППЗУ. В то же время, подтверждение дается после служебного адреса и после адреса слова. Программирование микросхемы может осуществляться только под внутрикристальным управлением (используется внутренний задающий тактовый генератор программирования). Типовая длительность цикла «стирание/запись» в обоих режимах записи не более 10 мс. Таблица 6 - Управляющие слова Обозначение слова CS/WR Номер бита слова 03 04 05 06 01 02 1 0 1 0 - 1 0 1 0 WA Х7 Х6 Х5 DE D7 D6 DA D7 D6 CS/RD Назначение 07 08 Х9 Х8 0 - - - 1 Х4 Х3 Х2 Х1 Х0 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Слово выбора кристалла для записи информации в микросхему Слово выбора кристалла для чтения данных из микросхемы Слово адреса байта, к которому обращаются Cлово данных для записи в ЭСППЗУ Слово данных, считываемое из ЭСППЗУ 9-й бит (бит подтверждения после слова) «0», подтверждение от ИМС «0», подтверждение от ИМС «0», подтверждение от ИМС «0», подтверждение от ИМС «0» или «1» от «главного» Слово выбора кристалла состоит из нескольких частей: биты 1-4 представляют собой жестко определенную комбинацию, «зашитую» внутри кристалла и идентифицируют тип прибора; - бит 5 – бит расширения (не используется и может принимать любое состояние); - биты 6-7 – в слове выбора кристалла для записи являются старшими битами адреса байта; - биты 6-7 –в слове выбора кристалла для чтения не используются и могут принимать любое состояние; - восьмой бит определяет направление последующей передачи («0» - запись информации в микросхему, «1» - считывание данных из микросхемы); Необходимо отметить, что при работе с большинством управляющих слов разработанная микросхема выступает в качестве «подчиненного приемника» и соответственно отвечает за выдачу подтверждения. Лишь при считывании данных из микросхемы («подчиненного передатчика») подтверждение выдает внешнее управляющее устройство («главный приемник»). - 9 IN24LC08N, D Таблица 7 - Управляющие обозначения Обозначение Наименование ST Условие «Старт» SP Условие «Остановка» As Бит подтверждения от микросхемы Am Бит подтверждения от «главного приемника» X0 – X9 Биты адреса байта D0 - D7 Биты данных Vcc R1 R2 Vcc Vcc WP WP SCL SCL SDA Vss SDA Главный передатчик (INA84C641-XXX или любая другая микросхема, имеющая порт I 2C шины) Vss R1, R2 – резисторы сопротивлением (1.5 – 10) кОм Вывод WP подключается потребителем в зависимости от способа применения микросхемы в соответствии с таблицей 1 . Рисунок 9 – Типовая cхема применения 10 IN24LC08N, D ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ КОРПУСА D 8 5 E1 1 4 b2 A C E Установочная плоскость A1 c e b 0,25 (0,0 10 ) M α L C Примечание - Размеры D, E1 не включают величину облоя, которая не должна превышать 0.25 (0.010) на сторону. b2 e α Миллиметры min 9.02 6.07 0° 0.36 1.14 max 10.16 7.11 5.33 0.56 1.78 2.54 15° D E1 A b Дюймы min 0.355 0.240 0.014 0.045 max 0.400 0.280 0.210 0.022 0.070 0.1 L E c 2.93 7.62 0.20 0.38 3.81 8.26 0.36 0° 0.115 0.300 0.008 0.015 15° 0.150 0.325 0.014 Рисунок 10 - N SUFFIX PLASTIK DIP (MS-001BA) 11 A1 IN24LC08N, D D 8 5 E1 1 H 4 hx45 C c A1 Установочная плоскость e α L b 0,25 (0,010) M C Примечание - Размеры D, E1 не включают величину облоя, которая не должна превышать 0.25 (0.010) на сторону. D min max 4.80 5.00 E1 H 3.80 4.00 5.80 6.20 min 0.1890 0.1497 0.228 4 max 0.1968 0.1574 0.244 0 e A α Миллиметры 0.33 0° 1.35 0.51 1.27 8° 1.75 Дюймы 0.013 0° 0.053 2 0.020 0.100 8° 0.068 8 b A1 c L h 0.10 0.25 0.19 0.25 0.41 1.27 0.25 0.50 0.004 0.007 0.016 0.009 0 5 9 0.009 0.009 0.050 0.019 0 8 6 Рисунок 11 - D SUFFIX PLASTIK SOP (MS-012AA) 12