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铁电存储器在验光仪数据存储系统中的应用

导读: 在综合验光仪的验光过程中,用户会根据不同的测试需求和习惯设置一些系统配置参数,这些参数需要保存起来;更为重要的是,患者测得的双眼屈光数据也需要长时间地保存起来,以备下次更换眼镜时作为配镜参考和数据比较。这样,就面临一个系统掉电后数据保存的问题。

  在综合验光仪的验光过程中,用户会根据不同的测试需求和习惯设置一些系统配置参数,这些参数需要保存起来;更为重要的是,患者测得的双眼屈光数据也需要长时间地保存起来,以备下次更换眼镜时作为配镜参考和数据比较。这样,就面临一个系统掉电后数据保存的问题。

  传统半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器两类:非易失性存储器包括EPROM、EEPROM和Flash等,在断电后仍能保存数据,但由于采用 ROM技术,所以存在写入时间长、写入次数有限、写入时功耗较高等缺点;而易失性存储器虽然性能高、写入次数不受限制、易用,但在掉电的情况下数据无法保存。对于大量数据的掉电存储,大多采用SRAM加后备电池的方法实现,在实际使用过程中存在着数据不可靠、数据容易丢失以及需要维护电池等一系列的问题,大大增加了产品维护的工作并降低了数据存储的可靠性。铁电存储器FRAM的出现为以上问题的解决提供了一个很好的方案。

  铁电存储器(FRAM)是美国Ramtron公司推出的一款掉电数据不丢失的存储器,它结合了高性能和低功耗操作,能在没有电源的情况下保存数据。 FRAM不仅克服了EEPROM和Flash写入时间长、写入次数有限的缺点,又避免了增加备用电池,做到了快速、可靠的数据掉电保存。FRAM铁电存储器因其掉电不丢失、读写速度快、无限次读写、可靠性高等优点,逐步成为一种主流存储器,广泛应用在仪器仪表、工业控制、数字家电和通信产品等方面。

  1 FM1808铁电存储器简介

  FM1808是由Ramtron公司推出的一款存储容量为32K×8位的并行接口FRAM。其主要特点有:采用64K×8位的存储结构;低电压,使用2.7~3.6 V电源供电;无限次读写;掉电数据保存1O年;读写速度快,内存访问速度可达70 ns;先进的高可靠性铁电存储方式;低功耗,小于20μA的静态工作电流,读写操作的功耗相同。

  2 FM1808存储器读写操作

  FM1808通过并行口与外部处理器进行接口,其操作虽然与SRAM十分类似,但在使用过程中应注意它们之间的细微差异。FM1808时序和普通SRAM时序的比较如图1所示。

          

              图1 FM1808时序和普通SRAM时序的比较

  由FM1808的时序波形和主要特性可知,在使用FM1808时需要注意以下几个方面:

  ①并口FM1808内含地址锁存器,在芯片使能端()的下降沿锁存每个地址,这样就允许在每一次内存存取周期开始之后改变地址总线。每次内存存取都需要在下降沿锁存地址,都必须确保产生一次由高向低的跃变,所以用户不能像SRAM一样将引脚接地。利用来控制地址的理由有两个方面,一是锁存新的地址,另一个是利用为高时产生必需的预充电时间。

  ②SRAM地址锁存后,不会因为改变地址值而影响SRAM的内存操作。与SRAM不同,FM1808的地址在锁存后仍可能会随着地址的变化而发生变化。当地址被锁存后,地址值必须满足保持时间参数后才能改变。

  ③另外一个设计注意事项与VDD有关。电池后备SRAM会不停地监测VDD以便必要时切换至后备方式,在一个低电压水平下,它们会封锁用户对内存的访问以降低活动SRAM对电池电源的消耗;而FRAM存储器不需要这些系统开销,在任何电源水平下,内存都不会锁住用户对内存的存取。然而,在电源超出正常工作范围之外时,用户必须阻止处理器对内存的存取。当电源下跌时,通常的设计惯例是使处理器复位,除此之外没有其他的特殊要求。

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