В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Статьи > Микросхемы памяти

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Г.Королев

EEPROM с последовательным интерфейсом компании ROHM

Обзор продукции

Японская компания ROHM относительно недавно появилась на российском рынке электронных компонентов. Несмотря на это, она имеет огромный ассортимент компонентов, способных конкурировать с продукцией других более известных производителей. В данной статье рассматриваются электрически программируемые микросхемы памяти EEPROM с последовательным интерфейсом компании ROHM. Повышение скорости обмена данными делает применение EEPROM с последовательным интерфейсом проще и выгоднее по сравнению с параллельными EEPROM.

Высокая надежность ячеек Double-Cell

Надёжность хранения данных является ключевым качеством для микросхем памяти. На основе длительного исследования моделей ошибок памяти, специалистами компании ROHM разработана технология Double-Cell EEPROM. Данные сохраняются параллельно в двух ячейках. В случае возникновения ошибки в одной ячейке, другая продолжает функционировать правильно. В результате верные данные будут прочитаны независимо от ошибки в одной из ячеек. Технология Double-Cell даёт возможность создавать высоконадёжные микросхемы памяти, в которых достигается почти нулевое количество случайных ошибок, что невозможно при традиционной структуре EEPROM. Отличие традиционных ячеек памяти от ячеек типа Double-Cell показано на рис. 1.

Традиционная модель ячейки памяти (а) и ячейки Double-Cell
Рис. 1. Традиционная модель ячейки памяти (а) и ячейки Double-Cell (б)

Встроенный детектор напряжения питания

В традиционных микросхемах памяти EEPROM при снижении напряжения питания ниже порогового уровня не гарантируется правильная запись информации. Работа внутреннего контроллера также становится нестабильной.

Для предотвращения некорректной работы при снижении напряжения питания в EEPROM фирмы ROHM применён встроенный детектор напряжения питания, который запрещает запись при снижении напряжения питания ниже 1,2 В (2 В для микросхем серии BR24C21 и BU9882-W).

Встроенный фильтр в цепи тактового сигнала

Под воздействием шумов или перекрёстных помех, наведенных на вход тактирования EEPROM, существует опасность возникновения задержки передачи. В этом случае произойдет ошибочное распознавание команды, в результате чего информация будет искажена или потеряна. Например, вместо команды чтения может быть распознана неверная команда стирания (рис. 2).

Пример неправильной интерпретации команды (для BR93L)
Рис. 2. Пример неправильной интерпретации команды (для BR93L)

Для предотвращения воздействия шумов в микросхемах серии BR93L и BR90 в цепях тактового сигнала применён триггер Шмита, а в микросхемах серии BR24L, BR34L02-W и BU9882-W, кроме того, применён встроенный фильтр помех.

Автоинкремент адреса чтения

Во всех семействах EEPROM с последовательным интерфейсом компании ROHM реализована функция автоинкремент адреса чтения. Например, в микросхемах семейства BR93L для чтения последовательности слов достаточно передать столько пачек тактирующих импульсов (пачка содержит 16 импульсов), сколько необходимо считать слов в пределах одной страницы. При этом необходимо удерживать сигнал CS в состоянии “1” в течение всей процедуры чтения.

Функция защиты от несанкционированной записи

Кроме встроенного фильтра в цепи тактового сигнала в микросхемах EEPROM реализована функция защиты от несанкционированной записи на аппаратном уровне:
  • специальный вывод разрешения записи WP. Серии BR90, BR24L, BR34L02-W, BU9882-W;
  • специальный вывод разрешения записи и однократно-программируемый массив памяти. Серия BR34L02-W.

В EEPROM реализованы различные варианты защиты от несанкционированной записи:

  • режим запрета записи после включения питания;
  • программное управление разрешением/запретом записи.

Прочие характеристики

Микросхемы EEPROM отличаются низким энергопотреблением: до 1,5 мА в активном режиме, до 2 мкA в спящем режиме.

Для большинства микросхем памяти время записи данных составляет 5 мс. Исключение составляют микросхемы серии BR90XX, BR24C21, BU9882, для которых время записи составляет 10 мс.Записи данных предшествует стирание.

В последовательных EEPROM фирмы ROHM реализованы следующие интерфейсы: 2-проводный I2C-интерфейс (BR24Lxx, BU9882-W, BR34L02-W), 3-проводный Micro Wire интерфейс (BR93Lxx) с тактовой частотой до 2 МГц, 3-проводный Direct Connect Serial Port интерфейс (BR90xx), SPI BUS интерфейс (BR25Lxxx) (в данный момент разрабатывается). Напряжения питания варьируются от 1,8 до 5,5 В, а объем памяти — от 1 до 64 Кбит.

Микросхемы выпускаются в корпусах типа 8 pin DIP/SOP/SOP-J/SSOPB/MSOP, 14 pin DIP/SOP/ SSOP-B. Информация по внешнему виду и размерам корпусов доступна по адресу http://www.rohm.com/w-cell/pdf/diagram.pdf.

Применение корпусов MSOP8 с размерами 2,9 x 4 мм и SSOP-B14 — 5 x 6,4 мм позволит значительно сэкономить место на печатной плате.

Компания ROHM анонсировала выпуск EEPROM серии BR93Hxx в автомобильном температурном диапазоне (-40°...+125°C). Техническая документация по микросхемам памяти EEPROM компании ROHM размещена по адресу http://www.rohm.com/products/shortform/08mem/mem_index.html.

Области применения EEPROM компании ROHM

В качестве основных областей применения EEPROM с последовательным интерфейсом компании ROHM можно выделить следующие:

  • видео- и кинокамеры, видео- и ТВ-аппаратура, мобильные телефоны, другая аппаратура батарейного питания, требующая низкого потребления и низких значений питающих напряжений (BR9080/9016);
  • EEPROM для DDR SDRAM DIMM, RAMBUS DRAM RIMM в миниатюрном корпусе SSOP-B (BR34L02-W) идеально подходит для применения в PC;
  • поддержка интерфейсов DDC1/DDC2Bтм /EDID DDC2 тм для PLUG&PLAY подключения CRT-мониторов (BR24C21). BU9882 предназначена для подключения двух PC;
  • автомобильные аудиосистемы, не предъявляющие повышенных требований к температурному диапазону (BR9080/9016);
  • EEPROM общего назначения с последовательным интерфейсом.

Суммируя всё вышесказанное, можно отметить, что микросхемы памяти EEPROM с последовательным интерфейсом компании ROHM представляют достойную альтернативу другим микросхемам памяти благодаря высокой надёжности, возможности работать при низких напряжениях питания, в условиях неустойчивого напряжения питания и наличия помех в сигнальных цепях. Они обеспечивают низкое энергопотребление (до 1,5 мА в активном режиме, до 2 мкA в спящем) и поставляются в миниатюрных корпусах (8 pin DIP/SOP/SOP-J/SSOP-B/MSOP, 14 pin DIP/SOP/ SSOP-B).

Далее рассматриваются примеры использования микросхем EEPROM с последовательным интерфейсом BR24L02F. Все примеры реализованы на основе микроконтроллера P89LPC932.

Пример реализации интурфейса EEPROM BR24LXX с микроконтроллером P89LPC932

Основные характеристики

  • Диапазон напряжения питания — 1,8...5,5 В.
  • Емкость — от 1 до 64 Кбит с 8-разрядной организацией.
  • Двухпроводный последовательный интерфейс.
  • Тактовая частота до 400 кГц.
  • Режим постраничной записи.
  • Низкое энергопотребление:
  • активный режим — 2 мA;
  • спящий режим — 2 мкA.
  • Защита данных:
    • использование вывода WP для разрешения записи;
    • запрет записи при низком напряжении питания.
  • Фильтрация по входам SCL, SDA для подавления помех.
  • Цикл записи с внутренним тактированием (5 мс) и предварительное стирание перед записью.
  • 1 000 000 циклов записи/стирания, 40 лет сохранения данных.
  • Диапазон рабочих температур — -40°...+85°С.
  • Высокая надёжность обеспечивается структурой Double-Cell, разработанной фирмой ROHM.
  • 8-выводные корпуса DIP8, SOP8, SOP-J8, SSOP-B8, MSOP8.

Интерфейс EEPROM и uC

В данном примере рассмотрен интерфейс EEPROM BR24L02F-WE2 с микроконтроллером P89LPC932. Управление осуществляется по шине I2C, которая содержит две сигнальные линии, одна из которых (SCL) предназначена для передачи тактового сигнала, вторая (SDA) — для обмена данными. Для управления линиями применяются выходные каскады с открытым коллектором, поэтому линии шины должны быть подтянуты к источнику питания через резисторы сопротивлением 1...10 кОм. В данном микроконтроллере интерфейс I2C реализован на аппаратном уровне.

Описание выводов

Описание выводов представлено в табл. 1.

Таблица 1. Описание выводов микросхемы

Название вывода I/O Назначение
VCC - Power supply
GND - Ground (0V)
A0, A1, A2 IN Slave address set
SCL IN Serial clock input
SDA IN / OUT Serial data input, serial data output
WP IN Write protect input

Write Protect

Вход WP предназначен для защиты от записи. В случае, если на нём присутствует “1”, запрещается запись во всё адресное пространство памяти. В случае присутствия на WP “0”, запись разрешается во всё адресное пространство памяти.

Адресация EEPROM

Для адресации приборов на линии используются входы установки адреса: BR24L01(02) — A0, A1, A2; BR24L04 — A1, A2; BR24L08 — A2. Максимальное количество приборов в линии — 8,4,2 соответственно. В BR24L16 выводы адресации не используются, и допускается установка одной микросхемы в линии. Адрес передаётся одним байтом:

1010 A2 A1 A0 R/W

Передача осуществляется в порядке старший–младший. В начале адреса передаётся тип прибора “1010”. Далее передаётся адрес в соответствии с сигналами на входах установки адреса А2, А1, А0. Для приборов BR24L04(08,16) с помощью этих битов осуществляется адресация по страницам. 8-ой бит определяет тип операции: R/W = ”1” — операция чтения, R/W = ”0” — операция записи.

START, STOP, ACK

Любой команде предшествует START-бит. Об успешном завершении обмена данными свидетельствует появление на линии ACK-бита. Все операции завершаются STOP-битом. Примеры START-, STOP-, ACK-битов приведены на рис. 3 и 4.

START-, STOP-бит
Рис. 3. START-, STOP-бит

ACK-бит
Рис. 4. ACK-бит

В случае отсутствия STOP-бита по окончании операции записи, данные не будут сохранены в памяти.

Инициализация

После включения или в случае, если требуется сброс шины I2C, необходима операция инициализации. Возможен один из трёх вариантов инициализации (рис. 5). На период DUMMY CLOCK необходимо освободить линию SDA.

Инициализация
Рис. 5. Инициализация

Операция записи

Запись одного байта (Byte write)

Операция записи начинается со START-бита. Далее передаётся адрес прибора. Для записи необходимо выставить бит типа операции в “0”. После получения ACK-бита микроконтроллер передаёт 8-бит адрес слова, куда производится запись (для BR24L01 — 7-бит адрес). Далее, после получения ACK-бита, передаётся байт данных. После получения ACK-бита необходимо выставить STOP-бит (рис. 6).

Структура команды Byte write
Рис. 6. Структура команды Byte write

После этого необходима задержка на время записи tWR = 5 мс. На это время прибор становится недоступным для обращения (рис. 7).

Задержка на время записи в энергонезависимую память
Рис. 7. Задержка на время записи в энергонезависимую память

Запись страницы (Page write)

Для записи 2-х и более байт (до 8 для BR24L01(02) или до 16 для BR24L04(08,16)) необходимо после байта адреса и ACK-бита передать последовательность байт, разделённую ACK-битами. Младшие 3(4) бита адреса слова автоматически инкрементируются. Операция записи страницы завершается STOP-битом (рис. 8).

Структура команды Page write
Рис. 8. Структура команды Page write

В случае передачи более 8(16) байт запись производится поверх предыдущих байт внутри страницы. Для записи данных в память также необходима задержка tWR = 5 мс после передачи STOPбита.

Операция чтения

Чтение байта из текущего адреса (Current read)

Операция чтения начинается со START-бита. Далее передаётся адрес прибора. Для чтения необходимо выставить бит типа операции в “1”. После получения ACK-бита EEPROM передаёт байт данных. По окончании приёма микроконтроллер должен выдать STOPбит без ACK-бита (рис. 9).

Структура команды Current read
Рис. 9. Структура команды Current read

В случае если операции Current read предшествовала операция Current read или чтение из произвольного адреса (Random read), внутренний счётчик адреса увеличивается на 1. Если операции Current read предшествовала операция Page write или Byte write, внутренний счётчик адреса не меняет значения.

Если после байта данных микроконтроллер пошлёт ACK-бит и не пошлёт STOP-бит, чтение данных будет продолжено (Sequential read). Счётчик адреса автоматически инкрементируется, причём при достижении им максимального значения он обнуляется, и операция чтения продолжается. Эта операция продолжается до тех пор, пока микроконтроллер не передаст STOP-бит без ACK-бита. Таким образом может быть прочитан весь массив памяти (рис. 10).

Структура команды Sequential read
Рис. 10. Структура команды Sequential read

Чтение из произвольного адреса (Random read)

Для чтения из произвольного адреса в начале передаётся адрес прибора с битом R/W = “0”. После ACK-бита передаётся адрес слова. Далее, после ACK-бита передаётся повторно START-бит с адресом прибора и битом R/W = “1”. После ACK-бита EEPROM передаёт бит данных. Далее, не передавая ACK-бита, микроконтроллер передаёт STOP-бит (рис. 11).


Рис. 11. Структура команды Random read

Подключение выводов A0, A1, A2, WP

Для адресации прибора входы A0, A1, A2 необходимо подключить к VCC или GND.

Входы, которые не используются для адресации, допускается оставлять в любом состоянии.

В случае, если необходимы операции чтения и записи, WP необходимо подключить к GND или к выводу микроконтроллера. Если прибор используется как ROM, WP необходимо подтянуть к “1” или подключить к Vcc.

Пример реализации интерфейса EEPROM BR93LXX с микроконтроллером P89LPC932

Основные характеристики

  • Диапазон напряжений питания — 1,8...5,5 В.
  • Емкость: от 1 до 16 Кбит с 16-разрядной организацией.
  • Трехпроводный последовательный интерфейс.
  • Тактовая частота — до 2 МГц.
  • Низкое энергопотребление:
    • активный режим — 3 мA;
    • спящий режим — 2 мкA.
  • Команда чтения с автоинкрементом адреса.
  • Защита от случайной записи:
  • режим запрета записи после включения питания;
  • программное управление разрешением/запретом записи;
  • запрет записи при низком напряжении питания.
  • Цикл записи с внутренним тактированием (5 мс) и предварительное стирание перед записью.
  • Контроль состояния (Ready/Busy).
  • 1 000 000 циклов записи/стирания, 40 лет сохранения данных.
  • Диапазон рабочих температур — -40°...+85°С.
  • Высокая надёжность обеспечивается структурой Double-Cell, разработанной фирмой ROHM.
  • 8-выводные корпуса DIP, SOP, SOP-J, SSOP-B, M SOP8.

Интерфейс EEPROM и uC

В данном примере рассмотрен интерфейс EEPROM BR93L66F-WE2 с микроконтроллером P89LPC932. Управление осуществляется с помощью трехпроводного последовательного интерфейса: тактовый сигнал SK, вход данных DI, выход данных DO. Кроме того, для включения микросхемы используется сигнал CS.

Описание выводов

Конфигурация выводов представлена на рис. 12. Описание выводов представлено в табл. 2.

Конфигурация выводов
Рис. 12. Конфигурация выводов

Таблица 2. Описание выводов микросхемы

Название вывода I/O Назначение
VCC - Power supply
GND - Ground (0V)
CS IN Chip select Control
SK IN Serial clock input
DI IN Serial data input
DO OUT Serial data output
NC - No connection (Vcc, GND)

Структура команды

Команды передаются по входу DI. Тактирование осуществляется передним фронтом сигнала SK. Данные от EEPROM обновляются по переднему фронту SK. Любой команде должен предшествовать Start bit, которому соответствует логическая единица. Далее передаются код операции (2 бита) и адрес слова, который состоит из 6 бит для BR93L46 и 8 бит для BR93L56/66. Причём, для BR93L56 старший бит равен “0”. После этого передаётся 16-бит слово данных. Структура команды представлена на рис. 13.

Структура команды
Рис. 13. Структура команды

Временные соотношения

Для нормальной работы необходимо обеспечить следующие временные соотношения на линиях DI, DO, SK, CS, показанные на рис. 14 и в табл. 3 и 4.

Временные диаграммы на сигнальных линиях DI, DO, SK, CS
Рис. 14. Временные диаграммы на сигнальных линиях DI, DO, SK, CS

Таблица 3. Временные соотношения на сигнальных линиях (F = 2 МГц)

Параметр Символ Мин. Номинал Макс. Ед. изм.
SK Clock Frequency FSK - - 2 МГц
SK High Time tSKH 230 - - нс
SK Low Time tSKL 230 - - нс
CS Low Time TCS 200 - - нс
CS Setup Time tCSS 50 - - нс
DI Setup Time TDIS 100 - - нс
CS Hold Time tCSH 0 - - нс
DI Hold Time TDIH 100 - - нс
Data “1” Output Delay Time TPD1 - - 200 нс
Data “0” Output Delay Time TPD0 - - 200 нс
CS to Status Valid TSV - - 150 нс
CS to Output High-Z TDF - - 150 нс
Wright Cycle Time tE/W - - 5 мс

Таблица 4. Временные соотношения на сигнальных линиях (F = 500 кГц)

Параметр Символ Мин. Номинал Макс. Ед. изм.
SK Clock Frequency FSK - - 500 кГц
SK High Time tSKH 0,8 - - нс
SK Low Time tSKL 0,8 - - нс
CS Low Time TCS 1 - - нс
CS Setup Time tCSS 200 - - нс
DI Setup Time TDIS 100 - - нс
CS Hold Time tCSH 0 - - нс
DI Hold Time TDIH 100 - - нс
Data “1” Output Delay Time TPD1 - - 0,7 нс
Data “0” Output Delay Time TPD0 - - 0,7 нс
CS to Status Valid TSV - - 0,7 нс
CS to Output High-Z TDF - - 200 нс
Wright Cycle Time tE/W - - 5 мс

Write enable / Write disable

После включения питания прибор находится в режиме запрета записи. Для перевода прибора в режим разрешения записи используется команда Write enable. Далее разрешаются любые команды записи/стирания, пока не будет передана команда Write disable или не будет отключено питание.

Команда Write disable переводит прибор в режим запрета записи. Рекомендуется использовать эту команду после любой команды записи для предотвращения непреднамеренной записи. Структура команд Write enable и Write disable приведена на рис. 15 и 16.

Структура команды Write enable
Рис. 15. Структура команды Write enable

Структура команды Write disable
Рис. 16. Структура команды Write disable

Команды Write enable и Write disable не оказывают никакого влияния на команды чтения.

Команда READ

Команде чтения предшествует Start bit, после которого передаётся код операции “10”. Далее передаётся адрес слова. Для BR93L46 адрес составляет 6 бит. Для BR93L56/66 — 8 бит, причём для BR93L56 старший бит равен “0”. Выдача данных начинается по окончании слова адреса. О начале передачи сигнализирует установление “0” на выводе DO в течение 11-го (9-го для BR93L46) такта SK. Структура команды READ приведена на рис. 17.

Структура команды READ
Рис. 17. Структура команды READ

В данном приборе реализована функция автоинкремента слова адреса, которая даёт возможность прочитать несколько слов одной командой. Для этого необходимо удерживать сигнал CS в “1” и продолжать тактирование SK.

Команда WRITE

Команда WRITE позволяет записать 16 бит по указанному адресу. После Start bit передается код операции “01”. Далее передаётся адрес слова. Для BR93L46 адрес составляет 6 бит. Для BR93L56/66 — 8 бит, причём для BR93L56 старший бит равен “0”. Далее передаётся 16 бит данных. После перевода сигнала CS в “0” начинается запись в энергонезависимую память (на время 5 мс). В это время EEPROM недоступен для внешних устройств. Контроль состояния BUSY/READY осуществляется при CS = ”1” по состоянию вывода DO. Структура команды WRITE приведена на рис. 18.

Структура команды WRITE
Рис. 18. Структура команды WRITE

Команда WRITE ALL

С помощью команды WRITE ALL осуществляется запись данных по всем адресам. Контроль состояния BUSY/READY аналогичен команде WRITE. Структура команды WRITE ALL приведена на рис. 19.

Структура команды WRITE ALL
Рис. 19. Структура команды WRITE ALL

Команда ERASE

Команда ERASE позволяет записать “1” во все биты по указанному адресу. Перепад CS из “1” в ”0” после 11-го (9-го для BR93L46) такта SC инициализирует процесс записи данных в энергонезависимую память (на время 5 мс). В это время EEPROM недоступен для внешних устройств. Контроль состояния BUSY/READY аналогичен команде WRITE. Структура команды ERASE приведена на рис. 20.

Структура команды ERASE
Рис. 20. Структура команды ERASE

Команда ERASE ALL

Эта команда позволяет записать все биты в “1” по всем адресам. Перепад CS из “1” в ”0” после 11-го (9-го для BR93L46) такта SC инициализирует процесс записи данных в энергонезависимую память (на время 5 мс). В это время EEPROM недоступен для внешних устройств. Контроль состояния BUSY/READY аналогичен команде WRITE. Структура команды ERASE ALL приведена на рис. 21.

Структура команды ERASE ALL
Рис. 21. Структура команды ERASE ALL

Включение/выключение питания

В момент включения питания при CS = “1” может произойти потеря информации в EEPROM. Для того чтобы избежать этого, необходимо обеспечить “0” на линии CS в течение минимум 10 мс после включения питания и 10 мс до выключения питания.

Более подробную информацию о продукции компании ROHM можете найти на сайте www.rohm.com.

Приобрести продукцию компании ROHM и заказать бесплатные образцы можно у официальных дистрибьюторов — компаний КОМПЭЛ и Rainbow Technologies.






 
Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники