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并行接口鐵電存儲器FM1808及其應用
摘要：RAMTRON公司生產的并行接口高性能鐵電存儲器FM1808是NV-SRAM的理想替代產品。文中介紹了FM1808的性能特點、引腳功能和工作原理，同時重點介紹了鐵電存儲器的應用特點及與其它類型存儲器之間的應用差別，給出了FM1808的設計應用要點。１ 引言
目前，數據寫入頻率要求較高且要求掉電不丟失數據的應用領域，通常采用內部具有鋰電池的不揮發(fā)ＮＶ－ＳＲＡＭ作為存儲器件，但該類器件昂貴的價格又制約了其在價格敏感領域的應用，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題，同時又可得到更高的數據存儲可靠性。鐵電存儲器是ＲＡＭＴＲＯＮ公司的專利產品，該產品的核心技術是鐵電晶體材料，這一特殊材料使得鐵電存儲器產品同時擁有隨機存儲器（ＲＡＭ）和非易失性存儲器（ＲＯＭ）產品的特性。 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型的存儲器有三大特點：
●幾乎可以像ＲＡＭ那樣無限次寫入；
●可隨總線速度寫入而無須任何寫等待時間；
●超低功耗。
這種鐵電存儲器ＦＲＡＭ克服了以往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(fā)鋰電ＮＶ－ＳＲＡＭ低很多，因而可廣泛應用于在系統(tǒng)掉電后需要可靠保存程序及數據的應用領域，同時也是價格昂貴的不揮發(fā)鋰電ＮＶ－ＳＲＡＭ的理想替代產品。
２ 性能特點及引腳定義
ＦＭ１８０８的主要特性如下：
●采用先進的鐵電技術制造；
●存儲容量為２５６ｋ ｂｉｔ（即３２ｋ ｂｙｔｅ）；
●讀寫壽命為１００億次；
●掉電數據可保存１０年；
●寫數據無延時；
●存取時間為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，各引腳功能說明見表１所列。
引腳號性 質引腳名稱描 述
A0～A14輸入地址線地址數據在CE的下降沿被鎖定DQ0～DQ7I/O數據線 CE輸入片選當CE為低電平時，芯片被選中OE輸入輸出使能當OE為低電時，F(xiàn)M1808把數據送到總線；當OE為高，數據線為高阻態(tài)WE輸入寫使能當WE為低電平時，總線的數據寫入被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１００億次的讀寫壽命，它比其它類型的存儲器讀寫壽命要高得多。盡管如此，其讀寫壽命也是有限的，如果對ＦＭ１８０８的工作原理及內部結構有所了解，則在使用時就可根據其結構特點合理使用存儲單元以延長其讀寫壽命。
３．１ 存儲器的結構與讀寫壽命
ＦＲＡＭ可提供比其它非易失性存儲器高得多的寫持久性，
然而在一定程度上，存儲器訪問次數的增加會造成ＦＲＡＭ操作出錯概率的增加，即寫入存儲器的數據會丟失，而存儲器的內容卻仍然可被正常讀出，當然上述現(xiàn)象只有在存儲器讀寫次數達到１００億次之后才會出現(xiàn)，因此，為了延長存儲器的讀寫壽命，可以根據數據讀寫的頻繁程度，將數據保存在不同的區(qū)域中以進行讀寫操作，例如對一些關鍵的數據如系統(tǒng)配置參數等，可以放在一個訪問次數較少的區(qū)域中，而將變化頻繁的數據或不需要長久保存的數據放在單獨的區(qū)域中，這樣既可保證系統(tǒng)關鍵數據存儲的安全性，又可保證非安全區(qū)存儲器的實際擦寫次數大于１００億次，從而延長鐵電存儲器的實際使用壽命。
鐵電存儲器的特殊性在于每一次的讀操作都會破壞原有的數據，因此必須在完成讀操作后再執(zhí)行一個回寫過程，這樣，每執(zhí)行一次讀操作，同樣會減少一次讀寫壽命，為了最大限度地增加存儲器的使用壽命，同時又不妨礙用戶使用的靈活性，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的每個塊包括２５６行和４列，地址線Ａ０～Ａ７對行選擇譯碼，Ａ８～Ａ９對列選擇譯碼，由于每訪問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塊內均勻進行周期讀寫，例如２５６個字節(jié)的數據無須兩次訪問同一行即可被順序訪問，而一個完整的１ｋ×８被讀或寫僅需４個周期，圖３給出了ＦＭ１８０８中一個１ｋ×８存儲器塊的結構圖（存儲器塊４）。
ＦＭ１８０８使用Ａ１０～Ａ１４高位地址線來選擇３２個不同的存儲器塊，由于存儲器每行不能超過塊的界限，因此讀寫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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