2.5.2. Микросхемы энергонезависимой памяти фирмы Atmel

Фирма Atmel является одним из ведущих производителей ИМС в мире. Все выпускаемые этой фирмой ИМС энергонезависимой памяти делятся на 4 группы: EPROM, Parallel EEPROM, Flash Memory и Serial EEPROM.

Общие сведения

В одну группу входят ИМС одного или нескольких семейств (табл. 2.6).

Табл. 2.6

Группы и семейства ИМС памяти

Группа	Семейство
EPROM	AT27
Parallel EEPROM	AT28
Flash Memory	AT29, AT49
Serial EEPROM	AT17, AT24, AT25, AT59, AT93

В каждое семейство входят ИМС нескольких типов. ИМС одного типа могут отличаться быстродействием, типом корпуса, диапазоном рабочих температур и некоторыми другими характеристиками.

ИМС памяти группы EPROM представляют собой репрограммируемое ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и аналогичны отечественным ИМС серии 573.

ИМС трех остальных групп представляют собой репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием и записью данных. Чтение, стирание и запись выполняются с использованием одного источника напряжения питания. Запись и перезапись данных осуществляется непосредственно в аппаратуре.

В ИМС памяти групп EEPROM, Parallel EEPROM и Flash Memory передача кода адреса и данных осуществляется параллельно, а в ИМС группы Serial EEPROM код адреса и данных передается последовательно.

ИМС памяти выпускаются для работы при напряжениях питания от 1,8 В до 5,5 В с рабочим диапазоном температур от –55^о С до +125^о С. При отсутствии обращения ИМС памяти всех типов находятся в пассивном состоянии, в котором потребляемая мощность существенно меньше, чем в активном режиме.

Микросхемы памяти группы eeprom

Микросхемы этой группы выпускаются в составе семейства АТ27 и представляют собой репрограммируемое ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием.

Условное графическое обозначение этих ИМС на электрических схемах и назначение выводов аналогично ИМС серии К573 (см. рис. 2.9).

ИМС различных типов этого семейства имеют информационную емкость 32 К  8, 64 К  8, 128 К  8, 256 К  8, 512 К  8, 1 М  8, 128 К  16, 256 К  16, 512 К  16 и время выборки адреса от 45 нс до 120 нс.

Более полная информация об ИМС этого типа приведена в [7].

Микросхемы памяти группы Parallel eeprom

Микросхемы этой группы выпускаются в составе семейства АТ28 и представляют собой репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием и записью информации.

Условное графическое обозначение этих ИМС на электрических схемах и назначение выводов аналогично ИМС серии 573 (см. рис. 2.9). Дополнительно имеется лишь управляющий вход разрешения записи

ИМС различных типов этого семейства имеют информационную емкость 2 к  8, 8 к  8, 32 к  8, 128 к  8, 512 к  8 и время выборки адреса в циклах чтения от 55 нс до 300 нс.

При обращениях для записи на адресные входы A0 – An подается код адреса, на входы и – низкий уровень напряжения, на вход – высокий уровень напряжения, а на выводы DI/O0 – DI/O7 – байт данных для записи. По спаду сигнала код адреса запоминается во внутреннем регистре адреса блока управления и запускается внутренний таймер, управляющий процессом записи. По фронту сигнала записываемый байт данных запоминается во внутреннем регистре данных блока управления. После запоминания байта данных под управлением внутреннего таймера осуществляется перезапись байта данных из регистра данных в накопитель памяти. Время записи одного байта для ИМС различных типов составляет 0,2 – 10 мс.

При больших объемах накопителя время записи данных становится весьма значительным. Для сокращения суммарного времени, затрачиваемого на запись группы байтов, в ИМС многих типов используется режим страничной записи.

При страничной записи группа байтов данных и их адресов вводится в микросхему памяти последовательно, байт за байтом, и запоминается в регистровом ЗУ блока управления. Старшие разряды кода адреса, одинаковые для всех адресов в группе, определяют номер страницы памяти, а младшие разряды адресуют байт в пределах страницы. Количество регистров в регистровом ЗУ определяет размер страницы памяти. Для ИМС разных типов размер страницы составляет 64, 128 или 256 байтов.

При записи каждого очередного байта страницы внутренний таймер перезапускается, и запись в накопитель памяти не выполняется. Перезапись данных из регистрового ЗУ в накопитель осуществляется либо после записи полной страницы, либо в случае, если пауза между двумя последовательно записываемыми байтами превысит интервал времени внутреннего таймера. Запись данных в ИМС памяти может выполняться в произвольном порядке и в любом объеме.

Количество циклов записи для различных типов ИМС этой группы составляет от 10 тысяч до 100 тысяч с временем хранения данных не менее 10 лет.

Новое обращение к ИМС памяти на чтение или запись данных возможно лишь после окончания предыдущего цикла записи. Для определения возможности нового обращения в ИМС всех типов семейства АТ28 используется пробное чтение данных после их записи. Для ИМС различных типов критерии окончания записи имеют вид:

1. Если при обращении для чтения бит, считанный на выводе DI/O7, имеет инверсное значение по отношению к записываемому биту DI/O7, то цикл записи продолжается. При завершении цикла записи значения записанного и считанного битов совпадают.

2. Если при каждом очередном обращении на чтение значение бита DI/O6 меняется на противоположное, то запись продолжается. При завершении цикла записи значения бита DI/O6, полученные в результате двух пробных чтений, совпадают.

3. Кроме того, у ИМС памяти некоторых типов имеется дополнительный выход , на котором в циклах записи устанавливается напряжение низкого уровня.

4. Для предотвращения случайной записи в память при включении напряжения питания и в результате помех в цепях управления предусмотрены аппаратные средства защиты:

1. запись не выполняется, если величина напряжения питания не достигла некоторого порога;

2. запись не выполняется в течение некоторого интервала времени после достижения напряжением питания установленного порога;

3. запись не выполняется, если длительность импульса на входе или меньше некоторой пороговой величины.

В ИМС памяти со станичной записью кроме аппаратных средств используются программные средства защиты. Программные средства защиты сводятся к записи некоторых управляющих байтов по некоторым управляющим адресам перед любой записью данных. Значения управляющих адресов и управляющих байтов для ИМС различных типов приведены в табл. 2.7. При этом в микросхемах с пониженным питанием указанную последовательность байтов необходимо записывать по управляющим адресам перед каждой записью данных, а в микросхемах со стандартным питанием режим защиты может быть включен и выключен.

В микросхемах некоторых типов имеется возможность полного стирания данных (код FFh во всех ячейках) аппаратным или программным путем. Аппаратное стирание происходит при низком уровне напряжения на входе , напряжении +12 В на входе и подаче на вход напряжения низкого уровня в течение 10 мс. Программное стирание происходит при записи указанных в табл. 2.7 управляющих байтов по указанным управляющим адресам.

В микросхемах большинства типов кроме основного ЗУ имеется дополнительное ЗУ небольшой емкости, предназначенное для записи и хранения некоторых идентификационных кодов. Обращение к дополнительному ЗУ для чтения и записи происходит при подаче на вывод А9 напряжения +12 В. Количество ячеек в дополнительном ЗУ составляет от 32 до 256 байтов. При обращении к дополнительному ЗУ используются старшие адреса из адресного пространства памяти.

Табл. 2.7

Программное управление ИМС памяти

Тип ИМС	Управляющие адреса	Управляющие байты	Примечание
Микросхемы с пониженным питанием	5555h 2AAAh 5555h	AAh 55h A0h	Защита от записи (перед каждой записью данных)
Микросхемы со стандартным питанием	5555h 2AAAh 5555h	AAh 55h A0h	Включение режима защиты от записи
	5555h 2AAAh 5555h 5555h 2AAAh 5555h	AAh 55h 80h AAh 55h 20h	Выключение режима защиты от записи
	5555h 2AAAh 5555h 5555h 2AAAh 5555h	AAh 55h 80h AAh 55h 10h	Полное стирание памяти

Более полная информация об ИМС этого типа приведена в [7].