完美的铁电存储器

一个完美的电表数据存储系统华胄科技陈其龙电表作为一个计量用电量的仪器电表的精度不但与检测芯片的精度有关更重要与其存储方式有很大的关系如果检测到的电量数据不能写入存储器或者写入存储器过程出错电表的精度就大大降低以前电表数据的存储方式有2种选择1用存储EEPROM数据2用NVRAM存储数据现在有了第三种选择用铁电存储器FRAM存储数据在以前在设计电表电量的存储方案过程中工程师在怎样把数据准确无误的写入存储绞尽脑汁主要的原因是以前的EEPROM速度慢,有10MS写的周期擦写次数少为了解决存储器的问题工程师必须在控制电路增加很多电路见图一由于EEPROM的擦写次数为10万次所以不能来一个脉冲就写入EEPROM只能将脉冲暂存MCU的SRAM内等脉冲计录到一定的值1度电或到了一定的时间1小时再把数据写入EEPROM正是由于电数据不能实时写入EEPROM引起一个问题如果停电怎么办在停电时MCU内存储的平均电量为0.5度,如果系统不管掉电情况,那么电表的精度很低(以10万家用户计算,每停一次电,供电局将有5万度电因存储器的原因而丢掉),这供电局当然不能接受为了解决这问题在电路上必需增加掉电检测电路在检测到掉电后把MCU中存储不到1度电的数据写入EEPROM由于EEPROM写入数据时有10MS写的周期这也引起了一个问题在停电后必需有足够长的电压维持EEPROM写的时间设计者的一般思路是利用滤波电路的大电容由于电容内部是电解液随着时间的推移电容的容量将变小因此为了使电表能使用10年必须把增大滤波的电容的容量和提前检测到掉电EEPROM写入数据时数据先是写入EEPROM的缓冲区当数据写入缓冲区后EEPROM 自动把数据写入EEPROM的具体地址其过程需要10MS由于EEPROM内部写入时间长所以容易受到干扰EEPROM一旦受到干扰写入的数据容易出错此时出错MCU 没有办法知道为了解决这一问题设计者必须把同一个数据写入三个不同的地址然后再把数据读出来校正图5从上述的阐述可知系统掉电时要把数据写入EEPROM此方案的筹码赌在掉电检测电路和电容上为了解决这一问题设计者把掉电检测提升到检测市电和用2个掉电检测电路把电容的容量增大和用2个电容为了减小检测电路和电容的影响采用2个EEPROM从而降低SRAM缓冲的量值提高存储的精度方案2采用NVRAM来做数据存储方案3这种方案可以解决EEPROM的不足但大家都知道NVRAM的价格很高用铁电存储器可以解决上面存储器所面临的问题首先看一看铁电存储器的特点1非易失性掉电后数据能保存10年所有产品都是工业级2擦写次数多5V供电的FRAM的擦写次数100亿次低电压的FRAM的擦写次数为1亿亿次3速度快串口总线的FRAM的CLK的频率高达20M并且没有10MS的写的等待周期并口的访问速度70NS4功耗低静态电流小于10UA读写电流小于150UA5读写无限次在FRAM读写次数超过100亿次5V供电的FRAM后FRAM还能工作只是数据不能保存基于铁电存储器的特点 我们可以对电表的设计进行完全的改革 图4由于FRAM 的读写次数为100亿次 MCU 检测到一个脉冲就可以写入FRAM 内 以3200个脉冲为1度计算 FRAM 能存3百万度电 对单相表和单相复汇率表以是足够用 由于电量数据是实时写入FRAM 所以不担心掉电后 数据会丢的问题 由于铁电存储器没有10MS 的写周期 所以不必担心电容的容量变小后会对FRAM 数据存储有影响 因为铁电存储器内没有缓冲区 数据是直接写如FRAM 对应的地址中 所以写入的数据不会出错 即使出错 MCU 通过协议可以知道 所以同一数据不必存储到3个不同的地址 图5铁电存储器应用在计量系统中有其他产品不可替代的优势 如电表 水表 煤气表等 在下期将与工程师讨论铁电存储器在税控机的应用。

免费申请样片做项目常常避免不了申请样片，原因无外这几种情况：一是芯片不好买；二是太贵而又最小定量限制。

几个建议，一是要有正当用途，不要以为是免费午餐就滥申请；二是一般使用公司或学校等较为正式的邮箱申请。

1、ADI，需要注册成会员。

2、TI，也比较大方，会有人工审核，甚至会电话过来问一些问题。

如果申请数量过多，太贵，有可能被视为恶意申请而进入黑名单。

不过有申辩的机会，我一哥们被判为恶意申请后又邮件投诉依然申请成功，另一哥们两次申请10片INA128被直接电话质疑。

半年有6次申请机会，用完后不可申请。

注：我们实验室用MSP430比较多，TI的样片申请给我的感觉还是很不错的。

3、Microchip，速度很慢，有时候要自己到代理商那里去取。

可以申请，样片种类限制不多。

4、Maxim，就不用说了，公认的最容易申请的，就是快递速度较慢，普通包裹，北京发货。

5、Intersil，速度一般，限制不多，也没有特殊要求，也很大方。

6、Linear，速度很快，没什么限制，它的电源管理芯片很好用。

北京或香港发货。

7、WCH，国内的，南京沁恒电子，一次一片，以前是挂号，现在是自付邮资（快递），本人曾认真委婉地投诉过他们的客服。

注：这家的片子我没用过。

8、Cypress，赛普拉斯，也很大方，甚至连评估板都提供申请。

我兄弟申请过，没有亲自尝试。

9、Onsemi，安森美，专业搞电源管理的。

样片申请交给代理商了，比如武汉力源，对于武汉力源（icbase）的评价还是不错的。

10、Cirrus Logic ，样片申请是摆设，至少对于我的正式申请没有任何回音。

好在当时没有等待Cirrus Logic ，直接换成ADI的器件了。

11、NXP，恩智浦半导体，据说不太好申请，但其产品应用很广泛。

另一篇：1、(推荐)南京沁恒电子有限公司 USB芯片比较爽 CH375A/technique/index2.asp免费申请 USB 芯片 CH375南京沁恒公司首页：/index.asp申请网址：/technique/index2.asp2、(推荐)飞思卡尔免费样品申请/webapp/sps/site/homepage.jsp?nodeId=010984007869597059 2869294893、(推荐) 申请了10多次都收到了，一次能申请三种，每种两片的限制。

铁电存储器FM24C16原理及其综合应用Ramtron铁电存储器FRAM1、铁电存储器技术原理、特性及应用美国Ramtron公司铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁电晶体材料。

这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取记忆体(RAM)和非易失性存储器的特性。

铁电晶体的工作原理是：当在铁电晶体材料上加入电场，晶体中的中心原子会沿着电场方向运动，达到稳定状态。

晶体中的每个自由浮动的中心原子只有2个稳定状态，一个记为逻辑中的0，另一个记为1。

中心原子能在常温、没有电场的情况下，停留在此状态达100年以上。

铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。

由于整个物理过程中没有任何原子碰撞，铁电存储器有高速读写、超低功耗和无限次写入等特性。

铁电存储器和E2PROM比较起来，主要有以下优点：(1)FRAM可以以总线速度写入数据，而且在写入后不需要任何延时等待，而E2PROM在写入后一般要5～10ms的等待数据写入时间；(2)FRAM有近乎无限次写入寿命。

一般E2PROM的寿命在十万到一百万次写人时，而新一代的铁电存储器已经达到一亿个亿次的写入寿命。

(3)E2PROM的慢速和大电流写入使其需要高出FRAM 2 500倍的能量去写入每个字节。

由于FRAM有以上优点，其特别适合于那些对数据采集、写入时间要求很高的场合，而不会出现数据丢失，其可靠的存储能力也让我们可以放心的把一些重要资料存储于其中，其近乎无限次写入的使用寿命，使得他很适合担当重要系统里的暂存记忆体，用来在于系统之间传输各种数据，供各个子系统频繁读写。

从FRAM问世以来，凭借其各种优点，已经被广泛应用于仪器仪表、航空航天、工业控制系统、网络设备、自动取款机等。

在设计的碳控仪系统中，由于对控制碳势适时性的要求较高，而且系统由2个子系统构成，每个子系统都要频繁读写存储器，所以我们把原来的X25045换成FM24C16以满足要求。

2 FM24C16引脚说明及工作过程FM24C16-P(8脚双列直插)外形图及引脚定义如图1及表1所示。