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带RTC的I_2C总线铁电存储器FM31256.doc

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上传者: cora欣欣 2017-10-13 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《带RTC的I_2C总线铁电存储器FM31256doc》,可适用于综合领域,主题内容包含带RTC的IC总线铁电存储器FMICRTCFM带的总线铁电存储器中南大学陈淼凌玉华廖力清FM是一种基于IC总线、采用铁电体技术的多功能存储芯片。除了符等。

带RTC的IC总线铁电存储器FMICRTCFM带的总线铁电存储器中南大学陈淼凌玉华廖力清FM是一种基于IC总线、采用铁电体技术的多功能存储芯片。除了非易失存储器外,该器件还具有实时时钟、低电压复位、看门狗计数器、非易失性事件计数器、可锁定的串行数字标识等多种功能。文摘要章主要介绍了FM的基本功能、原理,并结合实例给出了其在电磁铸轧电源控制装置中的具体应用方法。关键词IC总线铁电体技术RTCMSPFFM是由Ramtron公司推出的新一代多功能系为FM的原理图。其中,SDA和SCL引脚图统监控和非易失性铁电存储芯片。与其他非易失性存储用于与CPU进行数据交换和命令写入,数据输出部分均器比较,它具有如下优点:读写速度快,没有写等待时具有施密特触发器,以提高抗干扰性能同时,SDA作为二线接口中的双向信号线,集电极开路输出,可与二线总间功耗低,静态电流小于mA,写入电流小于mA擦写使用寿命长,芯片的擦写次数为亿次,比一般的线上其他器件进行“线或”。A,A为器件地址选择信EEPROM存储器高万倍,即使每秒读写次,也能号,即总线上可同时使用个同类器件。正常模式下,PFI()用年读写的无限性,芯片擦写次数超过亿次后,引脚分别为比较器的输入不可悬空,CALPFO引脚输还能和SRAM一样读写。出PFI引脚的输入信号与V参考电压之间的比较结()铁电存储器FRAM的核心技术是铁电晶体材料。果校准模式下,CALPFO引脚将输出Hz的方波用这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取存储器于时钟校准。CNT,CNT是通过备份电池支持的事件()计数器的两路输入端,通过边沿触发启动计数器,触发沿RAM和非易失性存储的特性。本文介绍了FM的主要功能,并具体给出了基于嵌入式C语言编写的存由用户自由选择。储器读写程序。FM的基本结构及原理(FM由KB存储器和处理器配套电路pro)cessorcompanion两部分组成。与一般的采用备份电池(保存数据不同,FM是真正意义上的非易失truly)nonvolatile存储器,并且用户可以选择对不同的存储区域以软件方式进行写保护。()FM器件将非易失FRAM与实时时钟RTC、处理器监控器、非易失性事件计数器、可编程可锁定的位ID号和通用比较器相结合。其中,通用比较器可提前图FM原理图()在电源故障中断NMI时发挥作用或实现其他用途。采μ用先进的m制造工艺,这些功能通过一个通用接口FM功能及使用方法嵌入到个引脚的SOIC封装中,从而取代系统板上的()在FM中,有个特殊功能寄存器SFRH多个元件。存储器的读写以及其他控制功能都通过工业标准的IC总线来实现。,H。通过对这些功能寄存器进行操作,可以实现各种功能。()年第期papermesnetcomcn投稿专用MicrocontrollersEmbeddedSystemsFM的读写操作特殊功能寄存器FM作为从机,集成了两个功能不同的部件,每()实时时钟和比较器个部件都可以被独立访问。一个是存储器,访问时从机地实时时钟包括晶体振荡器、时钟分频器和寄存器系址的位,必须被设置为B若要访问实时时钟处()统。它分割Hz的时基信号以提供sHz的分理器伴侣,则从机地址的位,必须被设置为B。()辨率,寄存器H,H以BCD格式提供秒、分、时、星该器件采用二线制的IC接口,二线协议由SDA和SCL两个引脚的状态确定。共有种状态:开始、停止、数据期、日、月、年信息,用户可对其进行读写访问。启动时钟传输及应答。其通信基本格式如图所示。()前须将SFR中H地址的OSCEN位D置位,振荡器起()振同时将H地址的R位D置位,可将时钟数据写入寄存器用于读出。若此时正处于时钟刷新阶段,则由于刷新操作优先于写入寄存器的操作,因而保证了时钟的准确性。重新设置时钟时,只须设定H地址的W位。FM的时钟精度可通过软件校准,将H地址()的CAL位D置位,时钟进入校准模式,比较器输出Hz的频率信号,并可通过设置H地址的CAL,CAL图IC总线通信基本格式(())位D,D确定校准值。当H地址的CAL位D为FM严格按IC总线的时序和数据格式操作,其时,进入比较器模式。访问操作过程可描述为如下步骤:启动从机地址应()处理器伴侣()答目标地址应答启动从机地址应答数据处理器伴侣包括CPU通常需要的功能。系统监测由()(单或多字节应答停止注:从机地址中包含了读写低电平状态或看门狗计数溢出的中断输出信号。命令括号中的步骤为当前地址读和连续地址读命令所特)有的。这里对应答信号作些说明。应答脉冲发生在第当系统电源电压低于设定的阈值或看门狗计数器溢个数据位传送之后。在这个状态下,发送方须释放SDA出时,FM将输出低电平复位脉冲,复位信号持续让接收方驱动当接收方发出低电平时,表示正常应答,当()ms。改变BH地址的VTP,VTP位D,D,发出高电平时,表示无应答。不应答有两种情况:一是数可以设定电平检测的阈值改变AH地址的WDT,据传送出错,无应答使发送方终止当前操作,以便重新寻()WDT位D,D,看门狗的溢出时间可以在ms到址二是接收方有意不作应答,以结束当前操作。()s之间选择,其中AH地址的WDE位D,用于看门在对SFR操作时,首先发送的命令字节为“X(狗启动或停止H地址用于监视复位信号来源看门狗()AARW”,目标地址为单字节范围H,H。)计数器、上电复位或后备电源电压以及控制看门狗计数FM的KB存储单元地址为H,FFFH,对器清零。系统软件须在要求的时间周期内,向H地址其进行操作时,首先发送的命令字节为“XAA()的WR,WR位D,D写入,使计数器清零。RW”,目标地址长度为双字节,即RAM区的寻址能力为()事件计数器,。FM系列存储器具有内部地址锁存和自动FM有个独立的后备电池支持的位事件计累加功能,当对连续地址区进行读写操作时,只须发送存数器CN和CN,位于寄存器DH,H中。若将SFR储区首地址。()中CH地址的CC位D置位,则可以组成一个位的计数器。CIN和CIN是事件计数器信号输入端,在位计数器模式下CIN无效。计数采用可编程边沿触发方FM在电磁铸轧电源控制中的应用()式,若CH地址的CP位D置位,则CIN采用上升沿将FM应用在电磁铸轧电源控制装置当中,实()触发,否则是下降沿触发CH地址的CP位D用于控现主控系统的看门狗复位、给定参数、实时时钟及故障记制CIN。录保存的功能。()串行数据标识区作为一种解决微处理器因干扰而死机问题的有效方FM的SFR中的H,H地址串行标识区法,看门狗的作用是必不可少的。针对控制对象,需要对()中可以保存字节位数据。该存储区为非易失性存A、B、C三相控制装置进行调节,包括设定正弦波的频率储区,可对其进行无限次的读写操作,但如果将BH地和幅值、反馈系数、PID参数、过流延时、开放延时和关断()址的SNL位D置位,则不能再对该存储区进行操作,且延时等将这些给定的参数及时写入铁电存储器这种操作是不可逆的。年第期()advmesnectomcn广告专用FM的存储单元中,使之掉电后仍能保存。当系统,所有的通信操作就可通过调用这些子程序来完成。写好发生故障时,例如控制装置中晶闸管周围温度超过额定温这里以MSPF微处理器的嵌入式C语言编写。设微()()度,装置就会发出报警信号,并将发生故障的准确时间、实处理器端口P为数据线SDAP为时钟线SCL。际温度值记录在FM的存储单元中,以便系统查询限于篇幅,本文不作详细介绍,只给出模拟IC总线同时,FM的事件计数器加计数。同样,利用串行及字节写入、读出的部分C语言程序:#defineRTCSDABIT标识区可锁定的功能,可将电磁铸轧电源控制装置的序列#defineRTCSCLBIT号写入其中,非常安全可靠。()voidFMStartvoidFM启动程序硬件原理{POUT|=RTCSDA=电磁铸轧电源控制装置应用FM的硬件接口电SDAPOUT|=RTCSCL=(SCLdelayIICDELA路如图所示。从图中可以看出,系统以超低功耗)SDA=YMSP系列芯片MSPF作为控制器FM作POUT=,RTCSDA为参数存储单元,与处理器之间采用IC总线进行通信。()SCL=delayIICDELAY由于MSPF没有IC总线接口,所以任取个IOPOUT=,RTCSCL口模拟。实时时钟在VDD掉电以后自动切换到后备电源}FM停止程序VBAK。()SDA=voidFMStopvoid{POUT=,RTC()SCL=SDAdelayIICDELAYPOUT|=RTCSCL()SDA=delayIICDELAYPOUT|=RTCSDA()delayIICDELAY}()voidFMSendAckvoid{FM应答程序POUT=,RTCSCLSCL=SDA=POUT=,RTCSDASCL=POUT|=RTCSCL()delayIICDELAYPOUT=,RTCSCLSCL=}图FM与MSPF的硬件接口电路()voidFMSendnoAckvoid{FM不应答程序kHz晶振等效于pF电容。若将SFR的POUT|=RTCSCLSCL=H单元对应的OSCEN位设为,同时置H单元的()delayIICDELAYCAL位为,使CAL引脚输出Hz的脉冲信号,则可检测晶振工作是否正常,因为Hz是晶振频率的分POUT=,RTCSCLSCL=频。制PCB板时须注意:X和X晶振引脚均为高阻引}脚,两引脚之间的距离须小于mm即使信号位于板内说明:SCL线是高电平时,SDA线从高电平向低电平切换,层,也不允许信号线靠近X和X引脚。在晶振引脚周表示起始条件当SCL是高电平时,SDA线由低电平向高电平围使用接地保护环,内部或板反面使用接地保护敷铜。切换,表示停止条件。相关的确认时钟脉冲由主机产生,在确认)(的时钟脉冲器件发送方释放SDA高电平,在此期间接收方须将SDA拉低。存储区访问程序设计()voidFMtransfBytetoIICunsignedchartranbyte{对FM存储器访问操作过程中,微处理器处于CPU字节发送程序主机地位,器件始终处于从机地位。根据上述对unsignedchari,currentbit=xFM的分析,可以把所有的通信过程归纳为种类POUT=,RTCSCL型:单脉冲,如Start、Stop、Ack、Nack字节发送,如()delayIICDELAY从机地址、目标地址和数据传送字节接收,如读操作()fori=i<=i{()iftranbytecurrentbit中的数据传送。因此只要把这些操作以子程序的形式编()年第期papermesnetcomcn投稿专用MicrocontrollersEmbeddedSystemsPOUT|=RTCSDA的读操作:当前地址读操作和随机地址读操作。读操作else同样先由CPU发送从机地址,主机通过设置从机地址字POUT=,RTCSDA节的最低位为声明一个读操作。当要进行随机读操作currentbit>>=时,还要在读取数据之前,发送位内存地址之后读取任()delayIICDELAY意个字节,每个字节后应跟随应答信号,以停止信号结束POUT|=RTCSCLSCL=传输。()delayIICDELAY在电磁铸轧电源控制装置的主控程序中,还将调用时POUT=,RTCSCLSCL=()()钟刷新函数Flashtime、时钟写入函数Writetime、()delayIICDELAY()寄存器写入函数Registerwrite和寄存器读出函数Reg}()isterread。}启动RTC和WatchDog的流程图如图所示。()unsignedcharFMreceBytefromIICvoid{CPU字节接收程序unsignedcharmvalue,i,recedata=PDIR=,RTCSDA设置为输入方向POUT=,RTCSCLSCL=()delayIICDELAY()fori=i<i{recedata=recedata<<POUT|=RTCSCLSCL=()delayIICDELAYmvalue=PINRTCSDA当前位的值()ifmvalue接收位为高recedata=recedata|x图启动RTC和WatchDog的流程图else接收位为低recedata=recedataxFEPOUT=,RTCSCLSCL=结语()delayIICDELAY将铁电存储器用于电磁铸轧电源控制装置中,与}MSP系列单片机相结合,充分发挥了其强大的功能PDIR|=RTCSDAP输出同时取代了传统的EEPROM和实时时钟芯片,既降低了()returnrecedata返回收到的字节硬件成本,又简化了软件设计。实践证明,FM具有}良好的推广应用前景。说明:发送到SDA线上的每个字节须为位。tranbyte为CPU要发送的字节,CPU读入的数据存储在recedata中。参考文献对FM存储器可以直接对当前地址进行“读”操作,也可以连续“读写”多个字节而无须逐一指定地址。依据上述一般步RamtronInternationalCorporationFMIn骤,对存储器的访问操作可归纳为种基本操作:设置当前tegratedProcessorCompanionwithMemory胡大可MSP系列单片机C语言程序设计与开发北京:操作目标地址写入数据读出数据。北京航空航天大学出版社,访问存储器操作有多种,如内存“写”、当前地址或顺孙树印铁电存储器原理及应用比较单片机与嵌入式系统序连续“读”和随机地址“读”操作。在控制程序中,需要向()应用,FM内存中写入并读出给定参数、故障信息等数据。内存读写的方法如下:()陈淼硕士研究生,主要研究方向为电磁铸轧、传动控制、智能仪内存写操作,首先由CPU发送从机地址,然后是内存()器凌玉华教授,主要研究方向为智能检测与智能仪器应用、传感位地址,主机通过设置从机地址字节的最低位为声()器信息融和技术等廖力清教授,主要研究方向为电力电子与电力传动、电力系统及其自动化、嵌入式系统。明一个写操作接收应答信号后,CPU向FM发送()收稿日期:数据的每个字节,之后器件又产生应答信号,任何数量的连续字节可以被写入,以停止信号结束传输。有两种类型年第期()advmesnectomcn广告专用

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