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并行接口鐵電存儲器FM1808及其應用
摘要：RAMTRON公司生產(chǎn)的并行接口高性能鐵電存儲器FM1808是NV-SRAM的理想替代產(chǎn)品。文中介紹了FM1808的性能特點(diǎn)、引腳功能和工作原理，同時(shí)重點(diǎn)介紹了鐵電存儲器的應用特點(diǎn)及與其它類(lèi)型存儲器之間的應用差別，給出了FM1808的設計應用要點(diǎn)。１ 引言
目前，數據寫(xiě)入頻率要求較高且要求掉電不丟失數據的應用領(lǐng)域，通常采用內部具有鋰電池的不揮發(fā)ＮＶ－ＳＲＡＭ作為存儲器件，但該類(lèi)器件昂貴的價(jià)格又制約了其在價(jià)格敏感領(lǐng)域的應用，而如果使用與其兼容的鐵電存儲器ＦＲＡＭ，則可很好地解決成本問(wèn)題，同時(shí)又可得到更高的數據存儲可靠性。鐵電存儲器是ＲＡＭＴＲＯＮ公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，該產(chǎn)品的核心技術(shù)是鐵電晶體材料，這一特殊材料使得鐵電存儲器產(chǎn)品同時(shí)擁有隨機存儲器（ＲＡＭ）和非易失性存儲器（ＲＯＭ）產(chǎn)品的特性。 ＦＭ１８０８是基于鐵電存儲器原理制造的并行接口２５６ｋｂｉｔ鐵電存儲器，該存儲器相比其它類(lèi)型的存儲器有三大特點(diǎn)：
●幾乎可以像ＲＡＭ那樣無(wú)限次寫(xiě)入；
●可隨總線(xiàn)速度寫(xiě)入而無(wú)須任何寫(xiě)等待時(shí)間；
●超低功耗。
這種鐵電存儲器ＦＲＡＭ克服了以往ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ寫(xiě)入時(shí)間長(cháng)、擦寫(xiě)次數少的缺點(diǎn)，其價(jià)格又比相同容量的不揮發(fā)鋰電ＮＶ－ＳＲＡＭ低很多，因而可廣泛應用于在系統掉電后需要可靠保存程序及數據的應用領(lǐng)域，同時(shí)也是價(jià)格昂貴的不揮發(fā)鋰電ＮＶ－ＳＲＡＭ的理想替代產(chǎn)品。
２ 性能特點(diǎn)及引腳定義
ＦＭ１８０８的主要特性如下：
●采用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造；
●存儲容量為２５６ｋ ｂｉｔ（即３２ｋ ｂｙｔｅ）；
●讀寫(xiě)壽命為１００億次；
●掉電數據可保存１０年；
●寫(xiě)數據無(wú)延時(shí)；
●存取時(shí)間為７０ｎｓ；
●低功耗，工作電流為２５ｍＡ，待機電流僅為２０μＡ；
●采用單５Ｖ工作電壓；
●工作溫度范圍為－４０℃～＋８５℃；
●具有特別優(yōu)良的防潮濕、防電擊及抗震性能；
●與ＳＲＡＭ或并行Ｅ２ＰＲＯＭ管腳兼容。
ＦＭ１８０８采用２８腳ＰＤＩＰ和ＳＯＩＣ封裝形式。圖１ 給出了其ＳＯＩＣ封裝的引腳排列，各引腳功能說(shuō)明見(jiàn)表１所列。
引腳號性 質(zhì)引腳名稱(chēng)描 述
A0～A14輸入地址線(xiàn)地址數據在CE的下降沿被鎖定DQ0～DQ7I/O數據線(xiàn) CE輸入片選當CE為低電平時(shí)，芯片被選中OE輸入輸出使能當OE為低電時(shí)，FM1808把數據送到總線(xiàn)；當OE為高，數據線(xiàn)為高阻態(tài)WE輸入寫(xiě)使能當WE為低電平時(shí)，總線(xiàn)的數據寫(xiě)入被A0～A14所決定的地址中VDD電源電壓輸入5V供電電壓VSS電源地３�。疲停保福埃腹ぷ髟�
ＦＭ１８０８具有１００億次的讀寫(xiě)壽命，它比其它類(lèi)型的存儲器讀寫(xiě)壽命要高得多。盡管如此，其讀寫(xiě)壽命也是有限的，如果對ＦＭ１８０８的工作原理及內部結構有所了解，則在使用時(shí)就可根據其結構特點(diǎn)合理使用存儲單元以延長(cháng)其讀寫(xiě)壽命。
３．１ 存儲器的結構與讀寫(xiě)壽命
ＦＲＡＭ可提供比其它非易失性存儲器高得多的寫(xiě)持久性，
然而在一定程度上，存儲器訪(fǎng)問(wèn)次數的增加會(huì )造成ＦＲＡＭ操作出錯概率的增加，即寫(xiě)入存儲器的數據會(huì )丟失，而存儲器的內容卻仍然可被正常讀出，當然上述現象只有在存儲器讀寫(xiě)次數達到１００億次之后才會(huì )出現，因此，為了延長(cháng)存儲器的讀寫(xiě)壽命，可以根據數據讀寫(xiě)的頻繁程度，將數據保存在不同的區域中以進(jìn)行讀寫(xiě)操作，例如對一些關(guān)鍵的數據如系統配置參數等，可以放在一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)次數較少的區域中，而將變化頻繁的數據或不需要長(cháng)久保存的數據放在單獨的區域中，這樣既可保證系統關(guān)鍵數據存儲的安全性，又可保證非安全區存儲器的實(shí)際擦寫(xiě)次數大于１００億次，從而延長(cháng)鐵電存儲器的實(shí)際使用壽命。
鐵電存儲器的特殊性在于每一次的讀操作都會(huì )破壞原有的數據，因此必須在完成讀操作后再執行一個(gè)回寫(xiě)過(guò)程，這樣，每執行一次讀操作，同樣會(huì )減少一次讀寫(xiě)壽命，為了最大限度地增加存儲器的使用壽命，同時(shí)又不妨礙用戶(hù)使用的靈活性，ＦＭ１８０８通常使用獨特存儲器組織。
ＦＭ１８０８的內部結構框圖如圖２所示。圖中，ＦＭ１８０８的３２ｋｂｙｔｅ存儲器陣列被劃分為３２塊，每塊是１ｋ×８，該１ｋ×８的每個(gè)塊包括２５６行和４列，地址線(xiàn)Ａ０～Ａ７對行選擇譯碼，Ａ８～Ａ９對列選擇譯碼，由于每訪(fǎng)問(wèn)一行都將減少一次壽命，因此，采用此種排列方案可很容易地在一個(gè)塊內均勻進(jìn)行周期讀寫(xiě)，例如２５６個(gè)字節的數據無(wú)須兩次訪(fǎng)問(wèn)同一行即可被順序訪(fǎng)問(wèn)，而一個(gè)完整的１ｋ×８被讀或寫(xiě)僅需４個(gè)周期，圖３給出了ＦＭ１８０８中一個(gè)１ｋ×８存儲器塊的結構圖（存儲器塊４）。
ＦＭ１８０８使用Ａ１０～Ａ１４高位地址線(xiàn)來(lái)選擇３２個(gè)不同的存儲器塊，由于存儲器每行不能超過(guò)塊的界限，因此讀寫(xiě)操作頻率不同的數據應放在不同的塊中。
３．２ 讀操作
ＦＭ１８０８的功能真值表如表２所示。
表2 FM1808功能真值表
功 能
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