并行接口铁电存储器FM1808及其应用

并行接口铁电存储器FM1808及其应用

１ 引言

目前，数据写入频率要求较高且要求掉电不丢失数据的应用领域，通常采用内部具有锂电池的不挥发ＮＶ－ＳＲＡＭ作为存储器件，但该类器件昂贵的价格又制约了其在价格敏感领域的应用，而如果使用与其兼容的铁电存储器ＦＲＡＭ，则可很好地解决成本问题，同时又可得到更高的数据存储可靠性。铁电存储器是ＲＡＭＴＲＯＮ公司的专利产品，该产品的核心技术是铁电晶体材料，这一特殊材料使得铁电存储器产品同时拥有随机存储器（ＲＡＭ）和非易失性存储器（ＲＯＭ）产品的特性。 ＦＭ１８０８是基于铁电存储器原理制造的并行接口２５６ｋｂｉｔ铁电存储器，该存储器相比其它类型的存储器有三大特点：

●可随总线速度写入而无须任何写等待时间；

●超低功耗。

这种铁电存储器ＦＲＡＭ克服了以往ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ写入时间长、擦写次数少的缺点，其价格又比相同容量的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ低很多，因而可广泛应用于在系统掉电后需要可靠保存程序及数据的应用领域，同时也是价格昂贵的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ的理想替代产品。２　性能特点及引脚定义

ＦＭ１８０８的主要特性如下：

●采用先进的铁电技术制造；

●存储容量为２５６ｋ ｂｉｔ（即３２ｋ ｂｙｔｅ）；

●读写寿命为１００亿次；

●掉电数据可保存１０年；

●写数据无延时；

●存取时间为７０ｎｓ；

●采用单５Ｖ工作电压；

●工作温度范围为－４０℃～＋８５℃；

●具有特别优良的防潮湿、防电击及抗震性能；

●与ＳＲＡＭ或并行Ｅ２ＰＲＯＭ管脚兼容。

ＦＭ１８０８采用２８脚ＰＤＩＰ和ＳＯＩＣ封装形式。图１ 给出了其ＳＯＩＣ封装的引脚排列，各引脚功能说明见表１所列。

３　ＦＭ１８０８工作原理

ＦＭ１８０８具有１００亿次的读写寿命，它比其它类型的存储器读写寿命要高得多。尽管如此，其读写寿命也是有限的，如果对ＦＭ１８０８的工作原理及内部结构有所了解，则在使用时就可根据其结构特点合理使用存储单元以延长其读写寿命。

３．１ 存储器的结构与读写寿命

铁电存储器的特殊性在于每一次的读操作都会破坏原有的数据，因此必须在完成读操作后再执行一个回写过程，这样，每执行一次读操作，同样会减少一次读写寿命，为了最大限度地增加存储器的使用寿命，同时又不妨碍用户使用的灵活性，ＦＭ１８０８通常使用独特存储器组织。

ＦＭ１８０８的内部结构框图如图２所示。图中，ＦＭ１８０８的３２ｋｂｙｔｅ存储器阵列被划分为３２块，每块是１ｋ×８，该１ｋ×８的每个块包括２５６行和４列，地址线Ａ０～Ａ７对行选择译码，Ａ８～Ａ９对列选择译码，由于每访问一行都将减少一次寿命，因此，采用此种排列方案可很容易地在一个块内均匀进行周期读写，例如２５６个字节的数据无须两次访问同一行即可被顺序访问，而一个完整的１ｋ×８被读或写仅需４个周期，图３给出了ＦＭ１８０８中一个１ｋ×８存储器块的结构图（存储器块４）。

ＦＭ１８０８使用Ａ１０～Ａ１４高位地址线来选择３２个不同的存储器块，由于存储器每行不能超过块的界限，因此读写操作频率不同的数据应放在不同的块中。

３．２ 读操作

ＦＭ１８０８的功能真值表如表２所示。表2 FM1808功能真值表

读操作一般在ＣＥ下降沿开始，这时地址位被锁存，存储器读周期开始，一旦开始，应使ＣＥ保持不变，一个完整的存储器周期可在内部完成，在访问时间结束后，总线上的数据变为有效。

３．３ 写操作

ＦＭ１８０８写与读通常发生在同一时间间隔，ＦＭ１８０８的写操作由ＣＥ和ＷＥ控制，地址均在ＣＥ的下降沿锁存。ＣＥ控制写操作时，ＷＥ在开始写周期之前置０，即当ＣＥ有效时，ＷＥ应先为低电平。ＦＲＡＭ没有写延时，读与写访问时间是一致的，整个存储器操作一般在一个总线周期出现。因此，任何操作都能在一个写操作后立即进行，而不象Ｅ２ＰＲＯＭ需要通过判断来确定写操作是否完成。

３．４ 充电操作

预充电操作是准备一次新访问存储器的一个内部条件，所有存储器周期包括一个存储器访问和一个预充电，预充电在ＣＥ脚为高电平或无效时开始，它必须保持高电平至少为最小的预充电时间，由于预充电在ＣＥ上升沿开始，这使得用户可决定操作的开始，同时该器件有一个ＣＥ为低电平必须满足的最大时间规范。

４　ＦＭ１８０８的设计及应用要点

４．１ 电源监控

４．２ 分块使用

由前面的存储原理可知，ＦＭ１８０８在内部被分为３２个块，其中每块为１ｋ字节，应用时除了应注意按数据访问的频繁程度分为固定数据区和临时数据区外，还应注意数据的存放也必须分块使用，即对前后有联系的数据存放在ＦＭ１８０８内部的一个行中或一个块中，因为ＦＭ１８０８是以读写一行（２５６个字节）来计算一次擦写的，因此，如果关联的数据被存放在不同的行或块中，则读写数据操作时就要频繁地切换不同的行或块，这样就会降低其正常的存储寿命。图5    ４．３ 使用寿命

尽管铁电存储器的寿命是有限的，且读或写操作都会影响到其读写寿命，但是ＦＭ１８０８存储器具有１００亿次的读写寿命，即使是每秒钟进行３０次的读写，当读写寿命到时也须要１０年的时间，因此一般对数据读写操作频率不是特别高的应用场合，可不用特别考虑其读写寿命。

５　结束语

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