鐵電存儲器ＦＭ１８０８

胡　鵬　胥少卿

鐵電存儲器是Ramtron公司近年來推出的一款掉電不揮發存儲器，它結合了高性能和低功耗的操作，能在沒有電源的情況下保存數據。FRAM克服了EEPROM和Flash寫入時間長、擦寫次數少的缺點。其價格又比相同容量的不揮發鋰電SRAM低很多。已在工控儀表、辦公復印機、高檔服務器等系統中應用，具有廣闊的應用前景。

本文介紹一種并行接口鐵電存儲器FM1808的特點。同時根據某軍用裝備中數字信號處理系統對該存儲器的應用實例，給出了一種雙CPU模擬讀寫時序控制鐵電的設計方案。實現了軟件根據數據處理速度需要控制鐵電存儲的系統設計。

1.FM1808 鐵電存儲器

FM1808 是Ramtron 公司近年推出的一款低電壓、容量為32K×8bits FRAM，其主要特點如下：并行接口；提供SOIC 和DIP 兩種封裝；功耗低，靜態電流小于15μA，讀寫電流小于10mA；非易失性，掉電后數據能保存10 年；100億次以上的讀寫次數。其內部結構如圖1 所示。

2. 引腳說明

附表為FM1808各個引腳的功能。

(1) 片選使能端（），低電平有效，用于對器件的選擇控制。與眾不同的是，端在下降沿對地址數據進行鎖存，同時選通器件。如果地址數據在端呈穩定狀態時改變，將會被忽略，不會記錄在鐵存中。

(2) 寫使能端（），低電平有效，在地址數據被鎖存后，將數據總線上的數據寫入鐵存。讀操作時必須保持高電平。

(3) 讀使能端（），控制把數據放到I/O總線上。寫操作時必須保持高電平。

(4)地址端口（A0~A14），15根地址線用以選擇鐵存中32768個字節單元中的任一個。

(5) 數據端口（D0~D7），8根數據線，雙向用于記錄數據進出鐵存。

3.讀/寫操作

FM1808的讀操作開始于的下降沿，在這個時刻，地址被鎖存同一個內存周期被初始化。一旦開始，一個完整的內存周期將在內部完成，即使被置為無效。在訪問時間滿足后數據在總線上可用。

FM1808支持和控制的寫周期，在所有情況下，地址在的下降沿被鎖存。在控制的寫操作中，信號在開始內存周期前被設置，就是說，在下降時為低電平，在這種情況下，器件開始一個寫操作周期，不管處于何種狀態，FM1808都不會驅動數據總線。在控制的寫周期中，內存周期在的下降沿開始，信號在 產生下降沿后才下降，這樣，內存周期作為讀開始，數據總線是否被驅動取決于的狀態。

4.注意事項

使用FM1808進行電路設計時必須注意以下兩點：

1.并口FRAM在芯片使能端的下降沿鎖存每個地址，這樣就允許在每一次內存存取周期開始之后改變地址總線，每次存取都需要在下降沿鎖存地址，故使用時不能將引腳直接接地。每次存取都必須確保產生一次由高向低的躍變，圖2示出了FM1808的信號時序關系，它與SRAM信號時序不同，需要注意兩者端操作的不同之處。

(2)FRAM對工作電源的波動范圍要求比較嚴格。當Vcc端電壓突然下降，在沒有掉到0.7V之前又恢復正常，這種現象稱之為FRAM的不完全掉電。FRAM在不完全掉電情況下，很容易產生數據出錯的現象。為此在電路上增加掉電檢測電路，在掉電檢測電路發現電源異常時，掉電檢測電路會輸出一個高電平，使一個連接在電源端的三極管9013導通，FRAM的Vcc端的電壓被三極管對地放電，很快就會跌到0V，因為這個時間很短，避免了FRAM出現不完全掉電現象，從而保證了芯片不會出現死鎖的現象，可以解決不完全掉電造成數據丟失的問題。

5.在數據信號處理中的應用

圖3是一種采用鐵電存儲器為數字信號記錄介質的某兵器信號處理系統的應用原理框圖。

在該系統中，由無接觸式磁敏傳感器工作組對某兵器標定狀態下的射擊參數值進行采集并數字化后，輸出兩組數據，其中一組數據作為地址記錄該兵器的方位角角度值，另一組將作為數據記錄高低角度值。由單片機對數據進行抗干擾處理后將數據信號送鐵電存儲器進行記錄。當兵器處于作戰狀態時，鐵電存儲器呈讀出狀態。此時，系統將仍根據傳感器采集的地址從存儲器中讀出在標定狀態下記錄的射角數據值。單片機會將讀出的數據與傳感器適時采集的兩組數據送邏輯系統進行分析處理。至于何時需要分析結果，則由單片機根據外部控制命令接口傳來的用戶指令決定。

鐵電存儲器的讀寫控制方面，由于該系統的地址信號與數據信號來源于不同的傳感器組，需要進行數據同步處理，才能準確送到存儲器進行記錄。為防止數據處理過程中因不同步而造成的數據信號丟失，一改鐵存的硬件連接控制方法，采用雙CPU軟件模擬讀寫時序的控制方法（如圖4所示），單片機之間通過握手信號協調時序關系，將接收到的數字信號進行平滑、濾波、判誤等抗干擾處理后，將地址、數據分時準確送至存儲器進行記錄。單片機寫操作流程圖見圖4。

6.結論

鐵電存儲器是數據信號處理系統中的記憶部分，對它的希望就是讀寫速度快、容量大以及操作方便。通過對Ramtron 公司新一代鐵電存儲器FM1808進行的研究表明：FM1808器件與系統的接口十分簡單、操作靈活方便、數據存儲可靠性高、使用壽命長，且該產品已經有6大系列、20多個品種，存儲容量從4Kb到256Kb不等。除具備上述優異的特性外，各型號還有自身的許多優點，在存儲領域具有廣闊的應用前景。◆