【晒FRAM铁电存储器样片】+ 使用心得之MB85RC64样品收到及概述 存储器

fengye5340

   

本次申请的样品型号是：MB85RC64，它是一款采用I2C接口的FRAM，容量64k位(8K字节)，型号上可以兼容EERPOM24C64产品。它的更详细信息如下：


一、MB85RC64概要：

MB85RC64了FRAM（铁电随机存取记忆体）独立芯片配置了8192×8位，形成铁电工艺和硅栅CMOS工艺技术非易失性内存单元；MB85RC64采用两线串行接口（与世界标准的I2C总线兼容）。与SRAM不同的MB85RC64是无需使用数据备份电池，能够保留数据。MB85RC64的读写次数10亿次，与EPROM和FLASH相比，有显著的改善。而且不在向写完存储器后，不需要查询序列。
二、MB85RC64特性：

1、容量：8K*8=64Kbit
2、工作电压：2.7-3.6V(在实际应用中，我们采用STM32平台)
3、最大频率：400KHZ，鉴于STM32在IIC外设的表现，通常都是采用模拟IIC总线，对速度没有太大要求

4、数据保存周期：10年
5、最大写入次数：10的10次方，达到亿次级别了，而以前常用的EERPOM仅是100000次级别，对于大量读写周期的产品来说，应用EERPOM有风险。
6、封装：8SOIC，兼容现有24CXX。
7、功耗低：工作电流0.15mA，待机电流5uA，一般来说，用于工业控制过程，可以不用考虑低功耗特性。

三、结构图和引脚参数如下：

   
         
                        

四 模块框图：
                       
                          

五 I2C电路：


MB85RC64有两线串行接口，支持I2C总线，并作为从器件工作。I2C总线定义的“主机”和“从机”设备的沟通角色，主机启动总线控制权。此外，通过I2C总线，在一个主机可以连接多个从器件。在这种情况下，必须给从器件分配一个唯一的设备地址。
                              


在实际项目应用时，一般一个控制板只会板载一个FRAM器件，不存在多挂载多器件情况，所以，这里的设备地址：A2 A1 A0都默认设置为 000,在3.3V应用平台中，上拉电阻的取值为4.7K，这个很重要，这个与在5V电平下是10K上拉取值有区别。



六：I2C通信协议

I2C总线是双线串行接口，采用了双向数据总线（SDA）和串行时钟（SCL）。数据传输只能由总线主机，这也将提供串行时钟的同步启动。SCL为低电平时，SDA信号应该改变。然而，作为一种例外，启动和停止时的通信序列，SDA被允许改变当SCL为高电平。


启动条件：

开始时，SCL为稳定高电平，SDA产生下降沿。
停止条件：

停止时，SCL为稳定低电平，SDA产生上升沿。停止条件是终止从设备和主机通信。MB85RC64不需要像内部写存储器像E2PROM花时间去查询序列，因此当写停止命令结束，设备进入待机模式。
                     


响应(ACK)
I2C总线的8位串行数据包含了地址和存储信息，响应信号是8位数据是否发送和接收成功的标志。当8位数据成功进行传输，在第9个时钟脉冲时，信息接收端通常产生一位低电平L；在信息发送端，第9个时钟脉冲允许释放一个H-Zi的时间，接收并校验。在释放H-Zi期间，如果SDA被置低电平L,先前发送的8位数据被成功接收。
如果在响应信号置低电平L之前，检测到停止信号，I2C总线停止读写，进入待机模式。
如果没有停止命令，响应信号未出现低电平L，那么总线保持不动作。


                   

七：器件地址

在I2C总线开始条件下，主机发送8位器件地址码。8位器件地址码包括器件类型码（4位），器件地址码（3位），读/写控制码（1位）。
器件类型码：
前4位的器件地址码是器件类型码，MB85RC64应配置为“1010”。
MB85RC64地址码：
在器件类型码后的三位是MB85RC64地址码，由A2/A1/A0决定。通过A2/A1/A0的硬件端口连接，为每片MB85RC64分配唯一的地址。如果从设备接收器件地址码，根据3位器件地址码，唯一的从器件进行响应。
读\写控制码：

器件地址码最后一位是读\写控制码，‘0’是写使能；‘1’是读使能。
八：数据结构

I2C总线，在开始条件下，发送8位器件地址码之后，响应标志位L是数据的第9位。确认从设备响应后，I2C总线上主机发送的8位数据至从设备的第二个8位地址，当数据发送之后，从机同样发送一个低电平“L”。在操作之后，在8位数据发送完成之后，总是伴随一位“L”响应标识位。
根据读/写标志位，决定主机或者从机驱动数据线。当数据标志位为写时，主机驱动数据线，从机接收8位数据，当主机检测到响应标识位（ACK）,主机进行下一个8位字节的发送；当数据标志位为读的时候，从机驱动数据线，主机接收8位数据，当从机检测到响应标识位（ACK）,从机进行下一个8位字节的发送。


         
九：FRAM响应，不需查询序列


MB85RC64执行写操作和读操作的速度相同，因此没有等待查询响应信号(ACK)的时间。
至于E2PROM，查询确认是在编程步骤中的修改检测。响应信号ACK，在器件未发出响应信号时，程序员编程过程中被放置在程序中发送数据的第9位。这满足的检测校验条件的方法称为程序轮询总线，用来满足响应检测,这样可以提高读写速度。


十．写保护（WP）


MB85RC64的WP管脚有写保护的功能。当WP管脚位高电平“H”的时候，存储阵列写保护；当WP管脚为低电平“L”的时候，存储阵列可以被复写。


   

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十一．控制命令

位写
  

在开始条件下，8位地址码的读写控制码位低电平“L”,从机响应ACK。之后，主机以同样的方式发送8位字节数据，发送结束后，产生停止条件。
      
     页面写


在开始条件下，额外的8位数据在器件地址码发送之后被发送，则要求进行页面写。如果更多的字节和地址码一起被发送并达到存储器的末位地址，访问地址将跳转00H。因此，如果超出8K字节的数据被发送，为了从铁电存储器的开始地址写数据，数据会被复写。因为存储器的写操作和总线的速度一致，所以在响应信号一结束，数据就被写入存储器。
       
      
      当前地址读

在读写操作完成主机发布结束命令后，在无断电的情况下，若之前访问的地址是“n”，则下次访问的地址是“n+1”。当访问到存储器的末尾地址后，访问地址自动跳转到00H。在电源启动后，当前访问地址不确定。
      
   
      随机读

当要读取一个存储器中的一个字节的数据，可以通过‘写’命令指定要读取数据的地址，与‘写’命令同步时钟读出，然后产生开始条件并发送一个‘读’命令字节（1010 A1A2A3 1）。最后数据接收端产生一个否定响应信号（NACK）。在这种情况下，这个字节是由主机产生。
      
     
      连续读

像随机读一样，在指定数据读取地址之后，数据可以被连续读取。如果读取数据的地址超出了MB85RC64的最后地址，芯片内部的地址会跳转到开始地址0000H。
      
      
总结：

通过上面的描述，可以看出，这个芯片从电平，通信协议，控制命令等方面兼容EERPOM，如果我们要做应用，只需要把原来的EERPOM芯片从电路板封装上拿掉，然后换成FRAM即可。唯一的不足就是FRAM价格比EERROM高，为了追求高稳定性和长寿命，需要付出EERPOM几倍的价格。FRAM在工业控制和医疗电子方面应用具有比EERPOM较大的优势，目前计划应用在智能硬度计项目中，它的核心控制板控制量多，保存数据量大，采用这个大容量的FRAM是非常适合的。
      下面附件是数据手册：