62921 (Разработка компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания встроенной памяти гибкой автоматизированной системы на кристалле), страница 3

Ассортимент микросхем последовательной энергонезависимой памяти включает набор схем емкостью от 256 бит до 16 Мбит. Все микросхемы памяти обеспечены описаниями, примерами по применению и модельными файлами, что делает их удобными в использовании. По напряжению питания микросхемы последовательной энергонезависимой памяти ST доступны в пяти диапазонах : от 4,5 В до 5,5 В; от 2,5 В до 5,5 В; от 2,7 В до 3,6 В; от 1,8 В до 5,5 В и от 1,8 В до 3,6 В.

Проектная износостойкость EEPROM – более миллиона циклов перезаписи с сохранностью данных в течение более чем 40 лет. Микросхемы производятся в различных корпусах, включая традиционные PSDIP, TSSOP, SO, а также современного типа LGA и SBGA (тонкопленочные). Кроме того, имеется возможность поставки микросхем в упаковках на барабане и в не распиленном виде.

Разработан широкий диапазон высококачественной последовательной памяти EEPROM, с плотностью от 1 кб до 1 Мб, с тремя промышленными стандартами последовательных шин (400 кГц, 2-проводная шина с плотностью до 1 Mбит, быстрая 1 MГц шина типа MICROWIRE с плотностью от 1 кбит до 16 кбит и сверхбыстрая 10 MГц шина типа SPI с плотностью до 256 кбит), с питанием 5 В; 2,5 В и 1,8 В. Система записи обозначений последовательной EEPROM для типовых корпусов показана на рис 2.2. Следует заметить, что для не распиленных пластин и микросхем в барабанах обозначения могут несколько отличаться.

Микросхемы последовательной EEPROM, рекомендуются для использования в приложениях, не требующих высокой шинной скорости для накопления и хранения данных, но желающих иметь возможность побайтового и страничного чтения/записи. Шина работает с тактовой частотой 400 кГц при напряжении питания до 1,8 В. Последовательная EEPROM выпускается в различных корпусах: пластиковых DIP с двухрядным расположением выводов, SO, MSOP, TSSOP для поверхностного монтажа и SBGA с матрицей шарообразных выводов.

Рисунок 2.2 – Система записи обозначений микросхем памяти ST типа EEPROM

Микросхемы памяти EEPROM с шиной SPI предпочтительны для приложений с высокоскоростной передачей информации по шине. С появлением микросхем со скоростью от 5 МГЦ до 10 МГц и емкостью от 512 кбит до 1 Мбит, эта шина быстро завоевывает популярность на рынке микросхем памяти. EEPROM с шиной SPI имеют вход HOLD ("Захват"), который позволяет сохранять синхронизацию при паузах в процессе передачи последовательностей данных по шине. Кроме того, имеется специальный управляющий вход W для защиты матрицы памяти от записи.

Микросхемы памяти EEPROM с шиной MICROWIRE доступны с емкостью от 256 бит до 16 кбит. В настоящее время шина MICROWIRE широко применяется во многих современных устройствах, для которых требуется достаточно высокая скорость передачи данных без использования внешних шин адреса/данных.

Семейство микросхем высокоскоростной низковольтовой последовательной Flash-памяти имеет четырехпроводный SPI-совместимый интерфейс, что позволяет использовать Flash-память вместо последовательной EEPROM. Изготавливаемые по высокоизносостойкой КМОП Flash-технологии, данные микросхемы обеспечивают, по крайней мере, 10000 циклов перепрограммирования на сектор с сохранностью данных свыше 20 лет.

В настоящее время доступны два дополняющих друг друга подсемейства последовательной Flash-памяти с возможностью стирания сектора или страницы:

– последовательная Flash-память с секторным стиранием и страничным программированием: серия M 25 Pxx;

– последовательная Flash-память со страничным стиранием и программированием: серия M 45 PExx.

Если рассмотреть различные виды микросхем последовательной долговременной памяти с высокой плотностью, то M25Pxx с тактовой частотой 25 MГц оказываются существенно быстрее, чем многие другие типы схем Flash-памяти с последовательной выборкой.

Семейство последовательной Flash-памяти ST позволяет загружать в оперативную память 1 Мб за 43 мс при минимальном числе команд, что делает их удобными в использовании. Технические и программные средства защиты предохраняют хранимую информацию от перезаписи.

Для снижения потребляемой мощности эти микросхемы работают от одного источника питания от 2,7 В до 3,6 В и имеют режим пониженного энергопотребления, в котором потребляемый ток менее 1 мкА. Кроме того, четырехпроводный интерфейс значительно уменьшает число выводов устройства используемых для управления передачей данных по шине, что обеспечивает высокую интеграцию и меньшую стоимость по сравнению с другими подобными схемами. Микросхемы памяти серии M25Pxx выпускаются в широком и узком S08, LGA и MLP корпусах.

2.5 Составляющие оценки программирования SoC-памяти

В M 25 PXX имеется удобный программатор / считыватель. Этот программатор подключается непосредственно к компьютеру и обеспечивает пользователю прямой доступ и управление последовательной Flash-памятью M 25 xxx в любой конфигурации.

M45PExx – серия микросхем энергонезависимой памяти высокой производительности, обладающая более высокой зернистостью, чем ранее. Любая страница в 256 Байт может быть отдельно стерта и запрограммирована, а команда Write предусматривает возможность модифицирования данных на байтовом уровне. Кроме того, архитектура M45PExx оптимизирована по минимуму необходимого прикладного программного обеспечения. Для модифицирования одной страницы в 256 байт требуется время 12 мс для записи, 2 мс для программирования или 10 мс для стирания. Это делает высокопроизводительные микросхемы последовательной энергонезависимой памяти M45PExx очень удобными для использования в приложениях, требующих хранения большого количества часто изменяющихся данных.

Специализированные микросхемы памяти имеют индивидуальные характеристики для конкретных приложений или разрабатываются в соответствии с предъявляемыми требованиями. Они основаны на стандартных матрицах памяти со специфичной электрической схемой ввода-вывода и специализированной внутренней логикой. Эти изделия основаны на последовательной EEPROM и включают логику для приложений типа компьютерного монитора " Plug and Play " со стандартом VESA, компьютерные модули DRAM и др.

Среди данных микросхем можно отметить M 24164 – 16 Kб каскадируемую EEPROM со специальной адресацией, возможностью использования 8 устройств каскадом на одной шине и специальной адресацией, используемой при конфликтах на шине I2C .

Другой специализированной микросхемой, которая может найти широкое применение на нашем рынке является M34C00 – электронный дескриптор платы, предназначенный для хранения небольших электронных заметок о плате. В M34C00 можно сохранять реГАСтрационный номер, заводские установки (по умолчанию), пользовательские установки, данные о событиях в течение срока службы платы, сведения об отказах и сервисном обслуживании любой платы и др.

Данная микросхема имеет 3 банка по 128 бит (один не стираемый OTP-типа), один стандартный банк EEPROM и один стандартный банк EEPROM с возможностью постоянной защиты от записи), двухпроводный I2C шинный последовательный интерфейс, питание от 2,5 В до 5,5 В, корпус SO 8 или TSSOP 8, рабочий диапазон температур - 40 … + 85°C .

2.5.1 Особенности бесконтактных микросхем памяти

Бесконтактные микросхемы памяти являются специфическим продуктом. По классификации их с одной стороны можно отнести к специализированным EEPROM, а с другой стороны их можно выделить как самостоятельный вид памяти, получающий в последнее время очень широкое применение в разных сферах.

Новый стандарт ISO для бесконтактной коммуникационной памяти – ISO 14443 тип В (реализован в микроконтроллерных устройствах ГАС, транспорта и т.п.), а также ISO 15693 и ISO 18000.

В настоящее время предложена новая серия микросхем бесконтактной памяти и бесконтактных микросхем связи с радиочастотным интерфейсом для приложений типа меток, радиочастотной идентификации (RFID) и бесконтактных систем доступа с использованием специализированных микросхем памяти. Отметим особенности некоторых микросхем данного типа.

Микросхема SRIX 4 K имеет 4096 пользовательских бит EEPROM с OTP, двоичный счетчик и защиту записи. Соответствует стандарту ISO 14443 – 2 / 3 тип B. Обладает патентованной компанией France Telecom функцией антиклонирования. Работает на несущей частоте 13,56 MГц с поднесущей частотой 847 кГц, частота со скоростью передачи данных 106 кбит/с. Используется амплитудная модуляция (ASK) данных при передачи со считывателя на карту и двоичная фазовая модуляция (BPSK) для передачи с карты на считыватель.

Микросхема LRI 512 имеет 512 бит с блокировкой на уровне блока данных. Она полностью соответствует стандарту ISO 15693 (до 1 метра) и требованиям E. A. S. Работает на несущей частоте 13,56 M Гц с 1/4 и 1/256 импульсным кодированием на высокой и низкой скорости передачи данных на одной или двух поднесущих частотах. Производится амплитудная модуляция данных при передаче со считывателя на карту и манчестерское кодирование при передаче с карты на считыватель.

В микросхеме CRX 14 имеется встроенный в чип механизм радиосвязи с протоколом и модуляцией по стандарту ISO 14443 типа B (радиоинтерфейс). Обладает патентованной France Telecom функцией антиклонирования. Обеспечивает последовательный доступ к базе на частоте 400 кГц по двухпроводной последовательной шине I2C с возможностью соединения по одной шине с восемью CRX 14. Имеет буфер 32 байта для входного и выходного пакета и встроенный вычислитель циклического избыточного кода (CRC calculator). Выпускается в корпусе S 016 Narrow (сжатый).

Микросхемы энергонезависимых ОЗУ (NVRAM). Решением, позволяющим обеспечить сохранность данных ОЗУ при сбоях и потери внешнего питания, является использование резервного питания (миниатюрной литиевой батареи), располагаемой непосредственно сверху микросхемы или на системной плате. Исходя из задач решаемых с использованием ОЗУ, производится четыре типа микросхем NVRAM: супервизоры, ZEROPOWER NVRAM, последовательные часы реального времени (Serial RTC) и TIMEKEEPER NVRAM .

2.5.2 Особенности супервизоров

Выделяют два класса супервизоров: супервизоры микропроцессоров (Microprocessor supervisor) и супервизоры энергонезависимых ПЗУ (NVRAM supervisor), а также возможна комбинация обоих классов.

Основными функциями супервизора микропроцессора (µP) являются мониторинг напряжения и функция сторожевого таймера (Watchdog). Большинство супервизоров микропроцессоров включают эти функции. В комбинированных микросхемах возможна интеграция и других функций. Основными функциями супервизора NVRAM являются мониторинг напряжения с переключением батареи и защита записи.

2.6 Решение проблем переключения питающего напряжения в процессе сервисного обслуживания

Монитор напряжения предохраняет микропроцессор (и систему), путем контроля напряжения источника питания и генерации сигнала СБРОС (RESET), для перехода микропроцессора в начальное состояние при недопустимо низком значении питающего напряжения. Эта опция называется Low Voltage Detect (LVD) – "Обнаружение низкого напряжения".

При включении питания монитор напряжения также выдает сигнал RESET до тех пор, пока напряжение питания не стабилизировалось. Эта опция называется Power – on Reset (POR) – "Сброс при включении питания".

Встроенная схема переключения аварийной батареи контролирует напряжение внешнего источника питания. Когда оно падает ниже определенного порога переключения, происходит переключение на батарейное питание, что обеспечивает непрерывную подачу напряжения к маломощному статическому ОЗУ (LPSRAM) для сохранения в нем данных.

Интегрированная схема защиты записи контролирует напряжение внешнего источника питания и, когда оно падает ниже некоторого порогового уровня, закрывает доступ к LPSRAM .

Иногда для получения энергонезависимого ОЗУ разработчики решают задачу их создания вместо использования имеющихся в наличии модулей. Стандартное маломощное ОЗУ (SRAM) может быть преобразовано в NVRAM путем прибавления батареи питания, схемы защиты записи и схемы переключения батарейного питания. Компания ST имеет несколько устройств, которые интегрируют все эти функции. Кроме того, батарея и кварц интегрированы в корпусе типа SNAPHAT ® , что упрощает задачу разработки NVRAM решения.

Так как для бесперебойного питания часов реального времени требуется переключатель батареи и цепь защиты записи, то это естественно вызывает желание иметь часы реального времени в супервизоре NVRAM. Существуют три микросхемы, которые имеют такую комбинацию – это микросхемы M41ST85, M48T201 и M48T212. Все эти три устройства включают также функции супервизора микропроцессора: POR, LVD и сторожевого таймера. Супервизоры NVRAM с часами реального времени имеют название TIMEKEEPER.

Корпус микросхем M41ST87 с встроенным кварцем способствует обеспечению безопасности сервисного обслуживания. Помимо экономии пространства и стоимости, связанной с системотехническими работами, кварц закрыт от доступа извне. Кроме того, он лучше огражден от воздействий природной среды. С учетом всех факторов можно утверждать, что такое решение позволяет уменьшить стоимость системы в целом.