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STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据

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无线电电子与电气工程百科全书 / 微电路的应用

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本文概述了意法半导体开发和制造的各种类型的存储器,意法半导体是世界领先的电子元件(包括存储器芯片)制造商之一,拥有在单片机上生产闪存和可编程存储器系统的独特技术芯片。

目前,意法半导体 (ST) 开发并商业化生产以下类型的存储芯片:

EPROM - 具有UV擦除和一次性编程的内存,包括标准内存芯片,如 OTP и UV EPROM, 先进的存储芯片 OTP и UV EPROM 家庭 范围, 一个新的内存家族的芯片 灵活的ROM, 旨在取代MaskROM,以及存储芯片 舞会 и 只读ROM WSI(美国),成为 ST 的一部分;

EEPROM и SERIAL NVM (串行非易失性长期存储器) - 存储芯片由串行可重新编程的非易失性存储器生产 EEPROM 具有不同的总线接口,串行芯片 Flash -内存,标准专用内存芯片(ASM) 和非接触式(无接触 回忆) 内存芯片;

闪存类型 NOR - ST 生产闪存芯片:具有不同电源的行业标准,具有适用于各种应用的扩展架构,异构存储芯片和系列闪存芯片“ 闪光 ";

闪存类型 NAND闪存 - 存储芯片ST生产的新方向。

SRAM - ST生产不同电源和速度的异步低功耗SRAM存储芯片;

NVRAM - 电池备份SRAM有多种解决方案,分为Supervisors、Zeropower、Timekeeper和Serial RTC;

PSM - 按照创建片上系统的战略方向,ST开发和制造可编程存储系统芯片,为微控制器和DSP设计提供全面的存储系统解决方案;

智能卡 - 有多种用于智能卡和安全系统的芯片可供选择。

ST生产的大量类型和类型的存储芯片即使在一篇评论文章的框架内也无法对其进行详细介绍。 因此,在此我们将尝试仅详述图 1 所示部分 ST 存储芯片系列的主要特性。 一。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据
米。 1. 意法半导体存储芯片类型及主要系列(点击放大)

ST是世界领先的内存制造商之一。 OTP и EPROM UV擦除,便于设计、制造和更换掩模ROM,因为它们是在生产结束时进行编程的。

制造的微电路容量从 64 kbps 到 64 Mbps,电源为 5 V 和 3 V,速度足够,具有各种封装,包括用于表面贴装的封装。 设备内存组织可以是 x 8、x 16 和 x 8 / x 16 类型。破译 ST 内存芯片的名称为 OTP и UV EPROM 如图所示。 2.

产品组合包括标准 5V 和 3,3V IC、该系列的高级 IC 范围 具有 3 V 电源 (2,7-3,6 V) 和新系列的微电路 灵活的ROM™。

这些存储器类型采用 FDIP 陶瓷窗口和 PDIP 塑料双排封装,以及表面贴装 PLCC 和 TSOP 封装。

低压系列 范围 ST采用最新技术 一次性密码和 UV 只读存储器。 与基层厚度相关的结构改进使得显着提高电气性能成为可能。 栅极氧化层厚度减少 25% 可以降低电池阈值电压并在 2,7 V 供电时提高采样率。

意法半导体致力于为消费者提供具有改进电气特性的新产品,因此建议客户将电源为3 - 3,6 V的“V”系列替换为“W”系列 - 范围, 当电源电压为 2,7 - 3,6 V 时,具有最佳特性。 该系列的时序参数 范围 通过对2,7V和3V芯片的双重测试来保证。芯片上标明了2,7V的访问时间,并在说明中指定了更快的访问时间。 电源电压高于 2,7 V 的访问时间有效。

家庭 紫外线和 OTP EPROM 范围 其特点是超低功耗、高速,同时访问速度快,编程时间短。 字和字节编程模式的芯片编程时间相同。 对于密度为 4 Mb 和 8 Mb 的最新芯片,编程速度已提高到每字或字节 50 µs。

低压系列微电路 范围 完全引脚兼容标准 5V 系列 UV и OTP EPROM . 这确保了它们完全兼容微处理器电源从 5V 变为 3V 的应用。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据。 ST 型 OTP 和 UV EPROM 存储芯片的符号系统
米。 2. ST 型 OTP 和 UV EPROM 存储芯片的符号系统

ST的EPROM技术在不断改进。 随着基于使用多位存储单元技术实现高记录密度(从 64 M 位容量开始)的新存储芯片架构的引入,新的前景正在开辟。 此外,每项新开发都包含多项光刻技术创新,可提高微电路的电气性能。

随着 WAFERSCALE INC (USA) 进入 STMicroelectronics,提供此类存储芯片的可能性 舞会 (可编程只读存储器) / 只读ROM (可重新编程 ROM)。 这些 IC 具有三种工作温度范围:商业(0 至 +70°C)、工业(-40 至 +85°C)和军用(-55 至 +125°C)。 此外,一些元件是根据军用标准(SMD)制造的,包括EPROM。

STMicroelectronics 在电可编程 ROM 领域的最新发展是一系列 灵活的ROM™, 它可以用作任何 ROM 的简单替代品。 这一一次性可编程系列采用 ST 的 0.15 µm 技术制造,可供消费者使用,初始内存容量为 16 M 位。 新的存储芯片系列“FlexibleROM”是指非易失性存储器类型,旨在存储程序代码。 “FlexibleROM” - 如果将来没有计划更改程序代码,则非常适合用来代替掩模 ROM (MaskROM),并在调试程序后从闪存过渡到 ROM。

得益于基于闪存的技术,编程时间也大大缩短。 FlexibleROM 具有通用的高数据速率详细编程功能,允许在短短 64 秒内对 XNUMXM 位设备进行编程。

与其他一次性程序 ROM 相比的另一个优势是高编程吞吐量,因为在测试期间验证了存储器阵列的 100% 功能。

FlexibleROM 存储器系列使用 2,7V 至 3,6V 的电源电压进行读取操作,使用 11,4V 至 12,6V 的电源电压进行编程。 该器件具有 16 位组织,默认情况下,上电时内存模式设置为“读取”,因此它们可以读取为 ROM 或 EPROM。

串行非易失性存储器 - 最灵活的非易失性非易失性存储器类型,它提供了向下写入字节级别的能力,而无需在写入新值之前擦除数据。 这使得它们非常适合存储参数。

ST 的串行闪存系列具有“扇区擦除/页闪存”和“页擦除/页闪存”功能。 与标准闪存相比,该存储器的粒度更细,从而实现了这一点,而标准闪存的粒度与串行 EEPROM 的字节级不同。

ST在家用电器中使用串行存储芯片方面拥有丰富的经验。 它在汽车电子以及计算机组件和外围设备市场的存储芯片生产方面处于领先地位。 这些领域是长期存储芯片的主要消费者。

今年为 EEPROM 公司采用0.35微米制造技术,可根据市场需求将内存容量提升至1Mbps。 同时,串行Flash存储器的制造技术已达到0.18微米的水平,完全按照市场需求制造此类存储器成为可能。

ST 串行 NVRAM 产品组合包括从 256 位到 16 Mbit 的一系列电路。 意法半导体的所有存储芯片均附有说明、应用示例和模型文件,便于使用。 ST 系列非易失性存储芯片提供五种电压范围:4,5 V 至 5,5 V、2,5 V 至 5,5 V、2,7 V 至 3,6 V、1,8 V 至 5,5 V 和 1,8 V 至 3,6 V。

设计耐用性 EEPROM - 超过一百万次重写循环,数据安全性超过 40 年。 芯片以各种封装形式生产,包括传统的 PSDIP、TSSOP、SO,以及现代 LGA 和 SBGA(薄膜)类型。 此外,还可以以未锯切的形式在鼓上的包装中提供芯片。

ST Microelectronics 生产各种高品质串行存储器 eeprom, 密度从 1 KB 到 1 MB,符合三种工业串行总线标准(400 kHz、I?C、密度高达 2 M 位的 1 线总线、快速 1 M Hz 总线类型 微波炉(r) 密度从 1 kbps 到 16 kbps,超快 10 MHz SPI 型总线,密度高达 256 kbps),电源为 5 V、2,5 V 和 1,8 V。典型封装的串行 EEPROM 符号如图 3 所示。对于未锯切的板和鼓中的微电路,名称可能略有不同。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据。 存储芯片 ST 型 EEPROM 的命名系统
米。 3. EEPROM型ST存储芯片的命名系统

微电路 持续的 带总线 I 的 EEPROM2C 受到推崇的 用于不需要高总线速度来进行数据积累和存储,但希望能够逐字节和逐页读/写的应用程序。 该总线的工作时钟速度为 400 kHz,电源电压高达 1,8 V。ST 提供多种封装的串行 EEPROM:DIP 塑料 DIP、SO、MSOP、TSSOP 表面贴装和 SBGA 球阵列。

内存芯片 带 SPI 总线的 EEPROM 首选用于高速总线应用。 随着速度从 5 MHz 到 10 MHz、容量从 512 kbps 到 1 Mbps 的芯片的出现,这种总线在存储芯片市场上迅速普及。 带有 SPI 总线的 EEPROM 具有输入 保持 (“捕获”),它允许您在总线上传输数据序列的过程中暂停期间保持同步。 此外,还有一个特殊的控制输入 W 以保护内存矩阵不被写入。

内存芯片 带总线的 EEPROM MICROWIRE® 容量从 256 位到 16 kbits。 目前,MICROWIRE 总线广泛用于许多需要足够高的数据传输率而不使用外部地址/数据总线的现代设备中。

ST 系列高速、低压串行闪存芯片具有四线 SPI 兼容接口,允许使用闪存代替串行 EEPROM。 这些芯片采用高度耐用的 CMOS 闪存技术制造,每个扇区提供至少 10000 次重新编程周期,数据保留时间超过 20 年。

目前有两个互补的具有扇区或页面擦除功能的顺序闪存子系列:

带页面编程的串行擦除闪存:M 25 Pxx 系列(全面生产)

具有页面擦除和编程功能的串行闪存:M 45 PExx 系列(这是一个新系列,可提供样品,正在全面生产)。

在查看不同类型的高密度串行非易失性存储器芯片时,25 MHz M25Pxx 明显快于许多其他类型的串行闪存芯片。

ST 串行闪存系列可以在 1 毫秒内加载 43 MB 的 RAM,并使用最少的指令,使其易于使用。 技术和软件保护保护存储的信息不被覆盖。

为了降低功耗,这些 IC 采用 2,7 V 至 3,6 V 单电源供电,并具有消耗电流小于 1 µA 的低功耗模式。 此外,四线接口大大减少了用于控制总线通信的器件引脚数量,与其他类似电路相比,集成度更高,成本更低。 M25Pxx 系列内存芯片提供宽窄 S08、LGA 和 MLP 封装。

用于评估和编程

M 25 PXX 有一个方便的编程器/阅读器。 该编程器直接连接到 PC 并允许用户直接访问和控制任何配置的 M 25 xxx 串行闪存。

M45PExx 是一系列高性能非易失性存储芯片,具有比以往更高的晶粒尺寸。 任何 256 字节的页面都可以单独擦除和编程,写入命令提供了在字节级别修改数据的可能性。 此外,M45PExx 的架构经过优化,可最大限度地减少所需的应用软件。 修改一页 256 字节需要 12 ms 写入、2 ms 编程或 10 ms 擦除。 这使得 M45PExx 高性能串行非易失性存储芯片非常适合用于需要存储大量频繁变化数据的应用。

专用存储芯片具有针对特定应用的个性化特性或根据要求进行设计。 它们基于具有特定 I/O 电路和专用内部逻辑的标准存储器阵列。 这些产品以串行 EEPROM 为基础,包括适用于符合 VESA 标准的“即插即用”计算机显示器、计算机 DRAM 模块等应用的逻辑。

在这些微电路中,可以注意到 米 24164-16 K b 级联 EEPROM 使用特殊寻址,可以在一条总线上级联使用 8 个设备,并在 I 2 C 总线上发生冲突时使用特殊寻址。

另一种可以广泛应用于我们市场的专用芯片是 M34 C 00 - 电子板描述符, 旨在存储有关电路板的小型电子笔记 . M34C00 可以存储注册号、出厂设置(默认)、用户设置、板卡使用寿命期间的事件数据、任何板卡的故障和服务维护信息等。该芯片有 3 个 128 位组(其中一个是不可擦除(OTP 类型),2,5 个标准 EEPROM 组和 5,5 个带永久写保护的标准 EEPROM 组),两线 I? C 总线串行接口,电源电压为 8 V 至 8 V,SO 40 或 TSSOP 85 外壳,工作温度范围 - XNUMX ... + XNUMX°C。

非接触式存储芯片 是特定的产品。 根据它们的分类,一方面可以归于专门的EEPROM,另一方面又可以区分为独立类型的存储器,最近被广泛应用于各个领域。 ST 为非接触式通信存储器的新 ISO 标准的开发做出了贡献 - ISO 14443 B 类(在运输和许多其他应用中的智能卡上的微控制器设备中实施)以及 ISO 15693 和 ISO 18000。

ST现在提供一系列新的非接触式存储芯片和带有RF接口的非接触式通信芯片,适用于标签、射频识别(RFID)和使用专用存储芯片的非接触式访问系统等应用。 让我们注意一下俄罗斯市场上流行的一些此类微电路的特征。

芯片 SRIX 4 K 具有 4096 个用户位 EEPROM,带 OTP、二进制计数器和写保护。 符合 ISO 14443-2/3 B 类标准。 它具有法国电信专利的反克隆功能。 工作载波频率为 13,56 MHz,副载波频率为 847 kHz,该频率的数据速率为 106 kbps。 从读卡器传输到卡时使用数据的幅度调制(ASK),从卡传输到读卡器时使用二进制相位调制(BPSK)。

芯片

LRI 512 有 512 位,在数据块级别锁定。 它完全符合 ISO 15693(最长 1 米)和 E 要求。 一个。 S。 以 13,56 MHz 的载波频率运行,在一个或两个子载波频率上以高和低数据速率进行 1/4 和 1/256 脉冲编码。 数据幅度调制在从读卡器传输到卡期间执行,曼彻斯特编码在从卡传输到读卡器期间执行。

在微芯片中 克雷克斯14 有一个采用 ISO 14443 B 类协议和调制(无线电接口)的片上无线电通信机制。 它具有法国电信的专利反克隆功能。 通过两线串行总线以 400 kHz 频率提供对底座的串行访问 I ? C 能够在一根总线上连接 14 个 CRX 32。具有用于输入和输出数据包的 016 字节缓冲区以及内置 CRC 计算器。 使用 S XNUMX 窄型(压缩)箱生产。

ST是少数开发和生产非易失性RAM芯片的公司之一(非显存)。 ST 的解决方案是使用直接位于芯片顶部或系统板上的备用电源(微型锂电池),以确保 RAM 数据在发生故障和失去外部电源时的安全。 基于使用RAM解决的问题,ST生产了四种类型的NVRAM芯片:管理器、ZEROPOWER® NVRAM、串行RTC和TIMEKEEPER® NVRAM。

有两类监控器:微处理器监控器(微处理器 导师) 和非易失性 ROM 监控器(NVRAM 导师), 并且两个类的组合也是可能的。

微处理器监控器(μP)的主要功能是电压监控和看门狗功能。 大多数微处理器监控器都包含这些功能。 在组合微电路中,可以集成其他功能。 NVRAM 监控器的主要功能是电压监控、电池切换和写保护。

电压监控器通过监控电源电压并生成信号来保护微处理器(和系统) 重启 (重置) 用于在电源电压低得令人无法接受的情况下将微处理器转换到初始状态。 这个选项被称为 电压 检测 (低压) - “低电压检测”。

上电时,电压监视器也会输出一个 RESET 信号,直到电源电压稳定。 这个选项被称为 电源- on 重设 (口) - “开机时复位”。

内置应急电池切换电路监控外部电源电压。 当电压低于某个开关阈值时,它会切换到电池电源,为低功耗静态 RAM (LPSRAM) 提供持续电压以在其中存储数据。

一个集成的写保护电路监控外部电源的电压,当它低于某个阈值电平时,关闭对 LPSRAM 的访问。

有时,为了获得非易失性 RAM,开发人员会解决创建它们而不是使用现有模块的问题。 通过添加电池、写保护电路和电池切换电路,可以将标准低功耗随机存取存储器 (SRAM) 转换为 NVRAM。 ST 有多种集成所有这些功能的器件。 此外,电池和晶体被集成到SNAPHAT ® 封装中,从而简化了开发NVRAM 解决方案的任务。

由于实时时钟需要电池开关和写保护电路来为实时时钟供电,因此很自然地希望在 NVRAM 监控器中拥有实时时钟。 ST 有三款具有这种组合的芯片 - 这些是芯片 M41ST85, M48T201 и M48T212 . 所有这三个器件还包括微处理器监控功能:POR、LVD 和看门狗。 具有实时时钟的 NVRAM 监控器称为“TIMEKEEPER® Supervisor。

ST的最新发展之一是芯片 M41ST87 在专为收银机使用而设计的 SOX28 外壳中。 该监控器专为需要高度数据保护和安全性的应用而设计。 微电路 M41ST87 与篡改检测电路相结合,可擦除监控器内的内存内容,以确保销售点和信用卡终端等远程设备的安全。 它们将 NVRAM 监控器、串行实时时钟和微处理器监控器集成到一个新的 ST 28 引脚 SOIC (SOX28) 封装中。 除了晶体之外,SOX28 封装还包含 32 kHz 石英,这减小了微电路接触面积的轮廓和尺寸。 M3ST5 提供 41V 和 87V 电源版本,集成了许多不同的功能,并利用外部电池或系统中常见的备用电源,也节省了成本。

入侵检测电路有两个独立的输入,每个输入都可以配置为几种不同的连接方案。 检测到篡改现象后,用户选项包括清除内部 128 字节 RAM、向系统微处理器发送中断以及清除外部 RAM 的专用信号引脚。 这些功能可以防止入侵者访问包含在任何 RAM 中的敏感数据(例如,用户的密码),以及中断系统处理器以了解安全漏洞。 当 M41ST87 芯片在电池供电模式下运行时,也会提供这些功能。 其他安全选项包括时钟故障检测和检测到篡改时的自动时间戳。 此外,M41ST87 为用户提供了唯一的 64 位序列号。

带有嵌入式石英的 M41ST87 芯片封装也有助于提高安全性。 除了节省空间和与系统维护相关的成本外,石英还与外界封闭。 此外,更好地保护它免受自然环境的影响。 考虑到所有因素,可以说 ST 的这种解决方案可以让您降低整个系统的成本。

芯片 NVRAM 主管 M41ST87 可用于管理低功耗 RAM。 这里使用以下内置电路:自动电池开关电路、保护RAM不被写入的访问许可电路(芯片-启用门)以及电池监视器。 这允许用户使用 M41ST87 备用电池创建 NVRAM,以将电源复制到 LPSRAM。

M41ST87 基于可编程、电池供电的实时时钟,带有计数器寄存器,可跟踪时间和日期,分辨率从百分之一秒到数百年不等。 它们通过频率为 2 kHz 的 I 400 C 接口访问。 M41ST87 实时时钟电路 RAM 采用低功耗 CMOS 技术形成,组织为 256x8 位,具有 21 字节的寄存器,并有 128 字节的自己的 NVRAM 加上分配给唯一序列号的 8 字节。

M41ST87 IC 监控器包括两个独立的电源故障预警电路 (PFI/PFO)(具有 1,25V 比较器基准)、一个可从两个输入上的多个源触发的复位电路,以及一个输出信号的低电压检测电路.重置。 具有 62,5 ms 至 128 s 可编程超时时间的看门狗定时器也可用作复位源。 此外,篡改检测电路也可以配置为复位源。 PFI/PFO 电路中的一个或两个不仅可用于提供电源故障预警,还可用于控制重合电路。 因此,使用 M41ST87 时最多可以控制三个不同的电源电压(包括 Vcc)。

薄型 SOX28 封装在板上占用的空间很小(2,4x10,42 mm,包括引脚)。 芯片 M41ST87 在 -40 o C 至 +85 o C 的工业温度范围内工作。

对于表面贴装和高密度 RAM 解决方案,ST 建议使用单独的监控器和多个 LPSRAM。 这种多芯片解决方案通常比其他解决方案需要更少的电路板空间,并且成本比混合 DIP 低得多。

用户可以将不同数量的 LPSRAM 连接到适当的 ST NVRAM Supervisor,从而可以配置各种密度和功能。 典型的组合包括:

- 16Mbps、3V 或 5V SMT 解决方案,使用 M40Z300 监控器,不带顶部电池和四个 M68Z512 型低功耗 RAM;

- 1Mbit 或 4Mbit、3V SMT 解决方案,使用 M40SZ100W SNAPHAT® 监控器和低功耗 SRAM 类型 M68Z128W 或 M68Z512W。

系列集成电路 零电源® 它们因其在没有外部电源的情况下保存数据的能力而得名。 它们由两个主要组件组成:低功耗 RAM (LPSRAM) 和监控器 NVRAM(图 4)。 当仅使用电池运行时,典型的 LPSRAM 的功耗通常小于 XNUMX µA,并且在由微型锂电池供电时可以存储数据数年。

NVRAM监控器由两个主要电路组成:电池开关电路和写保护电路。 电池切换电路将 LPSRAM 电源从系统稳压电源 (Vcc) 切换到电池电源 (Vbat)。 该电路监视 Vcc,当它开始下降时,LPSRAM 的电源将切换至备用电池。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据。 ST ZEROPOWER NVRAM 内存芯片架构
米。 4. ZEROPOWER ® NVRAM 存储芯片的架构

当 Vcc 下降到某个阈值以下时,微处理器可能会出现异常行为,这可能会导致错误写入甚至清除 RAM 的内容。 写保护电路阻止微处理器访问 LPSRAM 以防止出现这种情况。

所有微电路 零电源® NVRAM ST 公司具有相同的功能,不需要其他外部电路。 目前,微电路采用集成在同一芯片上的 NVRAM 和 LPSRAM 监控器生产,密度高达 256 kbit 及以下。 对于更高的密度,仍然使用两个独立的微电路。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据。 ST NVRAM 芯片封装类型
米。 5. NVRAM 芯片封装类型

ST 的 NVRAM 芯片有多种封装。 主要的表面贴装封装(SMT)封装是 SNAPHAT® (图5a)。 SOH 28封装的芯片具有标准SRAM引脚排列,电池通过卡扣安装在顶部,方便更换。 外壳类型 大写字母 (图 5b)有一个不可拆卸的电池。 建议用于使用通孔安装的应用。

对于通孔解决方案和高 RAM 密度,可以使用混合 DIP 封装,其中 LPSRAM 和监控器是与电池一起安装在公共印刷电路板上的独立芯片(图 15c)。 目前可用的 RAM 密度高达 16 M 位。

考虑到开发人员,最新的 ZEROPOWER ® NVRAM 是采用薄型封装的 M 48 Z 32 V 芯片。 芯片 M48Z32V 采用 LPSRAM,32V 时存储密度为 8 Kx3,3。薄型 44 引脚 SOIC 封装仅高出电路板 0.12 英寸(3,05 毫米),为用户提供了更大的电路板布局灵活性,并消除了设计人员在高度方面的空间问题。

芯片 M48Z32V 具有内置电池备份开关和电源故障写保护电路,结合256 kbit低功耗SRAM。 这些芯片的访问时间对于 M35Z48V-32MT35 为 1 ns,对于 M70Z48V-32MT70 为 1 ns。

M200Z40V 仅消耗 48nA(32°C 时的典型值),可在 18mAh 的容量下存储十年电池寿命的数据。 该芯片与板上已经包含锂电池的系统兼容。 将低调机箱与价值相结合 M48Z32V 允许它在许多应用中用作成功的 NVRAM 解决方案。

通过使用其触点连接到任何电池电源,M48Z32V 芯片可以用作任何微处理器或微控制器的普通异步静态 RAM。

M48Z32V 采用 SO44 封装,类似于 SOH44 SNAPHAT® 型 ST 封装,但没有顶部电池。 它由 3,3V (±10%) 电源供电,并在商业温度范围(0 至 70°C)内工作。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据。 ST TIMEKEEPER NVRAM 芯片架构
米。 六、TIMEKEEPER芯片架构 ® NVRAM

微电路 TIMEKEEPER® NVRAM 基于使用 NVRAM ST 核心技术。 由于 ZEROPOWER ® NVRAM 芯片由电池供电,实时时钟的添加极大地扩展了 NVRAM 芯片的功能和应用。 你的名字 TIMEKEEPER® 正是因为存在带有日历的实时时钟,所以获得了这种微电路,即使在没有外部系统电源的情况下,它也可以为系统提供准确的时间、日期和日期(图 6)。

TIMEKEEPER ® NVRAM 芯片基于 ZEROPOWER ® NVRAM,添加了实时时钟/日历电路,包括一个 32 kHz 晶体振荡器。 用于在 LPSRAM 中存储数据的应急电源开关电路也用于 RTC。 同样,为了 RTC 写保护,应用了 NVRAM 写保护方案。 RTC 发生器经过功率优化,其消耗不超过 40 nA。

实时时钟的工作原理是使用32kHz振荡器,然后通过几个计数器分频。 第一个计数器将发生器频率除以 32,768,其输出产生频率为 XNUMX 赫兹的信号。 下一个计数器计算秒数,并每分钟向分钟计数器发送一次信号。 下一个连续的计数器继续向下划分频率,直到它们每世纪产生一个脉冲。 附加逻辑用于控制每个月的天数并考虑闰年。

计数器输出的数据对应于当前时间和日期。 这些参数被传送到 NVRAM 分布式存储区,并显示为 RAM 单元的普通地址。 用户通过在 NVRAM 空间中读/写这些地址来读/写时间和日期。

缓冲区提供 RTC 数据的“无缝”读/写。 读取 RTC 时,有关当前实时状态的捕获数据帧存储在缓冲区中,微处理器从中读取数据。 数据帧的存在保证了微处理器在下一个读取周期期间时间的不变性。 类似地,在写入周期期间,缓冲器保存来自微处理器的数据并等待日期-日期-时间信息写入周期的结束以同时将输入数据传输到小时计数器。

RTC 寄存器映射到 LPSRAM。 为此,使用了 8 到 16 个字节的 LPSRAM。 日期、日期和时间作为普通 RAM 地址进行读取和写入。 结合 ZEROPOWER ® NVRAM,TIMEKEEPER ® NVRAM 芯片保留了所有主要特性,包括没有额外的外部电路。 内存密度高达 256 kbps,实时时钟和 NVRAM 监控器与 LPSRAM 集成在同一芯片上。 对于更高的存储器密度,使用单独的 LPSRAM 芯片。 根据执行技术的不同,构成芯片的组件可以放置在一个“混合”封装中,也可以放置在单独的 IC 封装中的同一基板上(TIMEKEEPER ® 封装的新兴技术)。

与 TIMEKEEPER® NVRAM 芯片一样,串行实时时钟 (串行 实时时钟) 即使在没有外部系统电源的情况下,也能实时跟踪当前的时间。 串行 RTC 不使用标准 SRAM 异步并行接口,而是使用串行总线。 ST 设备有两个版本的行业标准串行接口:I ? C 和 SPI。

这些芯片基于 TIMEKEEPER ® NVRAM,将 NVRAM 的数量减少到几个字节,并将接口更改为上面列出的标准之一。

大多数设备 串行 RTC 包含电池开关、写保护电路和许多其他高级微处理器监控功能,例如电源复位和看门狗定时器(图 7)。

对于不需要冗余或只需要使用电容器的短期冗余的应用,ST 提供更简单、更便宜的串行 RTC 设备,例如 M41 Ť0的 и M41 Ť80的 .

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据
米。 7. Serial RTC NVRAM 芯片架构

ST全功能串行实时时钟IC具有许多微处理器监控功能。 例如, M41 T81- 这是带有 I 接口的串行 RTC2具有 400 kHz、警报、可编程看门狗、可编程方波发生器,采用 SO 8 或 SOX28 SOIC 型外壳(外壳内置石英)。 芯片 M41 Ť94的 是第一个具有 SPI 接口的串行 RTC ST 设备。 它集成了 P O R / LVD 电路、可编程看门狗、报警器、连接复位按钮的能力。 该芯片采用 SO 16 和 SOH 28 SNAPHAT ® 封装。 串行RTC芯片 M41 ST 84 带 I 接口2C 400 kHz 的特点是微处理器监控器的先进功能。 除了P O R / LVD、可编程看门狗和警报功能外,它还提供断电预警(PFI / PFO)和输入复位。 采用 SO 16 外壳制造。

现代 ST NVRAM 芯片已达到如此高的集成度,其中一些(M41ST85, M41ST87 и M41ST95) 可分为串行 RTC 和 TIMEKEEPER® 监控器。 所达到的集成水平现在可以将石英直接放置在晶体旁边的单片微电路封装中,而不是将其带到上部电池中。 这种提高可靠性和安全性的解决方案的一个例子是微电路 М41ST85МХ6 .

除了高度集成的 SERIAL RTC 芯片外,ST 还生产包含向实时系统连续输出所需的最低要求的设备。 微芯片就是这样的设备。 M41 Ť0的 и M41 T 80。 它们包含全套计时器并考虑到闰年的特征。 这些器件的附加功能包括具有中断处理功能的可编程报警信号、可编程方波输出以及用作其他芯片时钟发生器的参考输入信号的独立 32 kHz 信号输出。 凭借这些功能,这些芯片涵盖了很大一部分消费市场的应用需求。

M41T0 和 M41T80 IC 具有行业标准的 I 串行接口。2C 400 kHz,在 -40 o C 至 +85 o C 的工业温度范围内运行。这两款器件均采用表面贴装封装制造,采用电压为 2 V 至 5,5 V 的电源运行,电流消耗低。 例如,M41T0 在待机模式下仅消耗 900 nA,在活动模式下仅消耗 35 µA(使用典型的 3,0 V 电源)。 M41T80 在待机模式下的功耗为 1,5 µA(典型电源电压为 3,0 V),在工作模式下仅消耗 30 µA(最大电源电压为 3,0 V)。

除了基本定时任务外,M41T0 还具有振荡器停止位选项,用于检测由于电源电压下降而导致的时钟漂移。 至于 M41T80,其定时功能通过具有重复模式的可编程警报中断、专用 32kHz 输出和可编程 1Hz 至 32kHz 方波输出得到增强。 专用的32kHz频率输出可用于驱动具有需要32kHz作为参考的锁相时钟电路的微处理器和微控制器。 此外,当微电路工作在低功耗模式时,同一引脚可用于微电路的时钟同步。 32 kHz 输出设计用于连续操作,但可能会被用户软件禁用。

M41T80芯片的闹钟功能具有重复闹钟的模式,从每年一次到每秒一次。 方波编程功能允许您将其频率编程为 1 Hz 至 32 kHz,乘数为 2。

STMICROELECTRONICS 的存储芯片。 参考数据
米。 8、M41T80芯片接线图

M41T80芯片轻松连接到I总线上2C 400 kHz 几乎适用于任何微处理器和微控制器(图 8),并且通过添加外部二极管和电容器,它可以在瞬时断电期间始终支持微控制器。 自从轮胎我2C为漏极开路,则微处理器与M41T80的电压匹配没有问题,使用一个二极管进行电压去耦就足够了。 使用 1 F 电容器和 3,3 V Vcc 电源电压时,预期的备用时间约为 10 天。

M41T80 IC 采用小尺寸 SO8 封装。 也可提供 TSSOP8 封装。

SERIAL RTC ST 系列芯片中最简单的器件是芯片 M41 T0, 在M41T00、M41T0的基础上开发。 该设备没有电池开关和软件时钟校准,但具有发电机故障检测功能和I接口2C 从 400 kHz。

芯片 M41T0 使用 1 V 的外部 3,3 F 电容器时,它可以提供长达两周的备用电源。

ST NVRAM 芯片的上部电池是单独提供的,在订购这些电路时必须考虑到这一点。

NVRAM 存储芯片也由其他公司制造,但其中许多不具有 ST 组件固有的相同功能。 STMicroElectronics NVRAM 芯片的主要特点是集成度更高、内置电池开关以及可使用软件进行软件时钟校准(可在 ST 网站上获取)。

出版:cxem.net

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