鐵電存儲器FM24C16原理及其在多MCU系統中的應用

FM24C16是串行非易失存儲器，存儲容量為2 048×8b，共分8頁(yè)，每頁(yè)256B；工作電壓為+5V；接口方式為工業(yè)標準的2線(xiàn)接口：SDA和SCL；功能操作和串行E~PROM相似，有讀和寫(xiě)兩種操作狀態(tài)，讀、寫(xiě)時(shí)序和I2C總線(xiàn)類(lèi)似。

FM24C16的寫(xiě)操作可以分為2種：字節寫(xiě)和頁(yè)面寫(xiě)。字節寫(xiě)就是每次寫(xiě)入單個(gè)字節，頁(yè)面寫(xiě)可以一次寫(xiě)入整頁(yè)(256B)的數據。而且，由于沒(méi)有寫(xiě)延時(shí)，數據寫(xiě)入速度很快(一般為μs級)，特別是在頁(yè)面寫(xiě)的時(shí)候，不需要數據緩沖，可以一次寫(xiě)入256B的數據，真正實(shí)現頁(yè)面寫(xiě)，這是其他E2PROM做不到的，比如AT24C16，在頁(yè)面寫(xiě)的時(shí)候，每次最多能寫(xiě)入16B數據。

FM24C16的寫(xiě)操作時(shí)序中可分為起始位(START)、數據位、從應答位、停止位(STOP)，其中，從應答位(因為FM24C16為從器件，MCU為主器件，所以稱(chēng)為從應答)是FM24C16在每接收一個(gè)字節數據后發(fā)出的應答信號，是檢驗數據寫(xiě)入是否成功的惟一標志。寫(xiě)入過(guò)程為：MCU通過(guò)SDA，SCI。發(fā)出起始位，然后從SDA輸出從器件固定地址位：1010，再輸出3b頁(yè)選擇位(選擇寫(xiě)入數據到FM24C16的哪一頁(yè))，再輸出寫(xiě)控制位0(讀為1，寫(xiě)為0)，然后接收來(lái)自FM24C16的從應答位，如果沒(méi)有收到從應答，則退出操作。在接收到從應答后，MCU從SDA串行輸出8位FM24C16字節地址以確定寫(xiě)入數據的字節單元，并在收到從應答后發(fā)送1b數據寫(xiě)入到FM24C16，然后等待從應答信號確認數據寫(xiě)入成功。如果是字節寫(xiě)，則由MCU發(fā)出停止位，結束寫(xiě)操作。如只是頁(yè)面寫(xiě)，MCU輸出第2個(gè)字節數據，FM24C16判斷出MCU要繼續寫(xiě)入數據后，自動(dòng)使其內部的地址指針加1，并把數據寫(xiě)入到加1后的字節單元，然后給出從應答，MCU就繼續寫(xiě)入數據到FM24C16。頁(yè)面寫(xiě)操作時(shí)，當地址指針到7FH(頁(yè)尾地址)單元的時(shí)候，在下一個(gè)寫(xiě)入周期時(shí)自動(dòng)翻轉到00H，寫(xiě)入的數據覆蓋掉00H單元原來(lái)的數據。

具體寫(xiě)操作時(shí)序圖和后面的讀操作時(shí)序圖比較繁瑣，在這里不給出，如果需要，可以登錄到Ramtron公司網(wǎng)站；http：／／WWW．Ramtron．com查閱技術(shù)資料，或者登錄到其在大陸的代理商網(wǎng)站：http：／／WWW．ramtron．com．cn／china／product／data．a(chǎn)sp去查
閱技術(shù)資料，也可以仿I2C總線(xiàn)時(shí)序圖。

FM24C16讀操作比寫(xiě)操作較為復雜，相應也可以分為2種：字節讀和頁(yè)面讀，相應于字節寫(xiě)和頁(yè)面寫(xiě)，兩種讀的功能也是單字節和整頁(yè)的區別。讀操作的另一種分法可分為：立即讀和任意讀(包括連續讀)，其區別在于立即讀是在寫(xiě)人數據后馬上讀數，而任意讀和連續讀則是隨時(shí)讀，所以，在他們操作時(shí)，必須先執行偽寫(xiě)，然后再讀數。所謂偽寫(xiě)，是指執行寫(xiě)操作到寫(xiě)入數據之前，其目的是確定要讀出的字節單元地址。下面對任意讀的操作過(guò)程給予說(shuō)明：執行寫(xiě)操作到寫(xiě)人數據前，也就是在收到輸入字節單元地址后的從應答后，MCU再發(fā)送起始位，然后發(fā)送從器件固定地址(1010)、3b頁(yè)選擇位和讀控制位1，在收到從應答后，MCU從FM24C16里面讀出1 B的數據。如果只讀1 B的數據，則MCU發(fā)送一個(gè)無(wú)需應答信號，然后發(fā)送停止位結束讀操作。如果是頁(yè)面讀，MCU就發(fā)一個(gè)主應答信號，繼續讀下一個(gè)字節數據，直到讀出最后一個(gè)字節數據后，MCU發(fā)出無(wú)需應答信號和停止位結束讀操作。

在對FM24C16進(jìn)行讀、寫(xiě)操作的過(guò)程中，應該注意以下2個(gè)問(wèn)題：

(1)時(shí)序問(wèn)題，這主要是指SDA，SCL的高低電子的時(shí)序。如果在讀、寫(xiě)過(guò)程中時(shí)序不對或者不穩定，都會(huì )引起讀、寫(xiě)失敗，所以為了保證穩定，可以在程序中適當加入NOP語(yǔ)句延時(shí)，但不要過(guò)多，以免影響讀、寫(xiě)速度。

(2)SDA數據只能在SCL為低期間變化，在SCL為高期間，SDA數據要保持不變否則會(huì )被錯誤地認為是控制位而不是數據位，導致讀、寫(xiě)失敗。

3、應用接口及程序

FM24C16與單片機接口電路非常簡(jiǎn)單，下面以碳控儀系統中的應用為例給予說(shuō)明，并給出部分子程序。應用接口圖如圖2所示，系統中采用2片AT89C55單片機，用其P2．0和P2．1口與SDA，SCL相連接，在SDA和SCL引腳接1．8kΩ的上拉電阻到+5V，工作
電源也為+5V，WP引腳接電源地以保證可以任意寫(xiě)入數據。2片AT89C55用P1．0，P1．1作為通訊口，來(lái)確定誰(shuí)操作FM24C16：片1操作前，檢測P1．0口，如果為高，則置低P1．1口，向片2發(fā)出占用FM24C16信號，然后再檢測P1．0口，還為高，則進(jìn)入操作，若為低，則退出操作并把P1．1口置高；如果P1．0口為低，則說(shuō)明片2占用FM24C16，片1就放棄操作，等待下次查詢(xún)和操作。片2的操作相對應于片1。這樣，FM24C16不僅作為了公共數據區，而且也成為了2片MCU的一個(gè)模擬的通訊口，而且理論上來(lái)說(shuō)，1片FM24C16上可以?huà)旌芏郙CU，而可以省去不必要的MCU間的通訊。這就需要FM24C16承受快速、頻繁讀寫(xiě)，這是其他E2PROM望塵莫及的。