V minulých článcích jste si mohli přečíst o základních vlastnostech a výhodách pamětí FRAM, které vyrábí firma RAMTRON. Jedná se o stálé paměti, které v sobě spojují permanentní zachováni informace podobně jako paměti ROM spolu s vlastnostmi, shodnými s pamětmi typu RAM. Také jste se mohli seznámit s paměťmi typu 2-wire FRAM.

V tomto článku si přiblížíme další typ pamětí FRAM, a to paměti typu SPI FRAM.

Sériové paměti SPI FRAM

Sériové SPI (Serial Peripheral Interface) paměti se velmi často používají v point-to-point aplikacích, kde je nutný rychlejší přenos dat, než může poskytnout dvouvodičové zapojení. Každé SPI zařízení umožňuje výběr čipu a takmohou být další piny rozhranní sdílené pro více SPI zařízení. Lze také propojit piny pro sériový vstup (SI) a sériový výstup (SO) a tak použít menší počet pinů na hostitelském mikrokontroléru.

Hlavní výhody pamětí SPI FRAM

• SPI protokol - průmyslový standard
• Rychlý zápis "NoDelay™" - zápis a čtení odpovídá rychlosti sběrnice, žádné prodlevy ani stránkování
• Vysoká výdrž a doba držení informace, u třívoltových verzí dokonce neomezená
• Nízký napájecí proud ve stand-by módu, u třívoltových verzí pod 1uA
• Spotřeba při nižších rychlostech odpovídá 2-wire pamětem

Přehled pamětí SPI FRAM od firmy Ramtron

V tabulce najdete základní parametry SPI pamětí od firmy RAMTRON a jejich datasheety, ve kterých najdete detailní informace o každém typu.

Typ	Kapacita	Pouzdro	Max. rychlost sběrnice	Napájecí napětí	Spotřeba proudu (IDD)	Datasheet
FM25L256	256Kb	8S & DFN	25MHz	2.7-3.6V	6mA
FM25256	256Kb	8S	25MHz	4.0V-5.5V	7mA
FM25640	64Kb	8S	5MHz	5V	3.0mA
FM25CL64	64Kb	8S & DFN	20MHz	2.7-3.6V	10mA
FM25L16	16Kb	8S & DFN	20 MHz	2.7-3.6V	10mA
FM25C160	16Kb	8S	20MHz	5V	3mA
FM25CL04	4Kb	8S	20MHz	2.7V-3.6V	3.0mA
FM25040A	4Kb	8S	20MHz	5V	2.5mA

Základní vlastnosti

• Napájení: 2,7-3,6V, nebo 5V (podle typu paměti)
• Výdrž:min 10 Miliard cyklů zápis/čtení (u třívoltových typů neomezeně)
• Doba zachování informace: min. 10 let
• HW a SW ochrana proti zápisu
• Max. frekvence sběrnice: až 25 MHz
• Legacy Timing: 100 kHz a 400 kHz
• Odběr proudu: 200 µA při 100 kHz
• Klidový odběr proudu: 100 µA u 5V verzí, méně než 1µA u 3V verzí)
• Provozní teplota: -40°C to +85°C
• Lze použít jako přímou náhradu EEPROM
• Vyrobeno vysoce přesným a spolehlivým feroelektrickým procesem

Blokové schéma

Blokové schéma paměti FM25L256 (sériová SPI FRAM 256Kb)

• /CS:výběr čipu (chip Select) - nízkou vstupní úrovní se zařízení aktivuje, při log. 1 se zařízení přepne do módu šetření energie a ostatní vstupy ignoruje
• SCK:sériový hodinový signál (serial Clock) - veškerá činnost obvodu se synchronizuje podle tohoto signálu, protože se jedná o statickou paměť, hodinový signál může být v rozmezí 0 až 25 MHz a může být kdykoliv přerušen
• /HOLD:zastavovací vstup (hold) - tento vstup používá procesor pro pozastavení činnosti paměti
• /WP: ochrana proti zápisu (write Protect) - zabrání jakémukoliv zápisu do paměti
• SI: sériový vstup (serial input) - vstup dat
• S0: sériový výstup (serial output) - výstup dat
• VDD, VSS: napájecí napětí

SPI interface

Protocol Overview SPI interface je synchronní sériový interface určený pro použití s více zařízeními na sběrnici. V okamžiku aktivace signálu chip select zařízením, které ovládá sběrnici, začne pamět monitorovat signály clock a data. Chování pinů a vztah mezi /CS, clock a data určuje tzv. SPI mód. Tyto módy jsou celkem čtyři, značené čísly od 0 do 3. SPI protokol je řízen operačními přikazy (op-codes), které následují bezprostředně po aktivaci signálu chip select.

Sběrnice SPI dokáže pracovat na frekvenci až 25MHz, čímž umožňuje velmi rychlou komunikaci s hostitelským systémem. Rozhranní SPI využívá čtyři piny: hodiny, vstup dat, výstup dat, a výběr chipu (clock, data-in, data-out, and chip select).

Hardwarovými SPI porty je již vybaveno mnoho mikrokontrolérů, takže je možné přímé připojení pamětí:

Typické zapojení systému s mikrokontrolérem, který podporuje SPI sběrnici

Na obrázku si všimněte, že signály clock, data-in, a data-out jsou sdílené pro všechna zařízení. Piny chip select a hold musí být řízeny oddělené pro každé zařízení.

Zapojení ale není složité ani pokud mikrokontrolér rozhranním vybaven není:

Zapojení s mikrokontrolérem, který nemá zabudouvanou podporu SPI sběrnice

Pro připojení paměti lze použít standardní port, pro snížení hardwarového zatížení mikrokontroléru lze spojit dva datové piny a uzemnit pin hold.

Závěr

Bližší informace o pamětech FRAM získáte u jejich českého výhradního distributora, firmy CIT international, kterého můžete kontaktovat pomocí našeho formuláře, či v některém z našich dalších článků, ve kterých si představíme některé konkrétní typy pamětí.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka výrobce Ramtron - http://www.ramtron.com/
• Domovská stránka distributora CIT international - http://www.citworld.com/
   
• Článek "Paměti FRAM od CIT International"
• Článek "Paměti 2-wire FRAM z produkce firmy RAMTRON" 
• Datasheety k jednotlivým modelům najdete v tabulce parametrů.