作者：中南大学 陈淼 凌玉华 廖力清

    摘 要 fm31256是一种基于i2c总线、采用铁电体技术的多功能存储芯片。除了非易失存储器外，该器件还具有实时时钟、低电压复位、看门狗计数器、非易失性事件计数器、可锁定的串行数字标识等多种功能。文章主要介绍了fm31256的基本功能、原理，并结合实例给出了其在电磁铸轧电源控制装置中的具体应用方法。

    关键词 i2c总线 铁电体技术 rtc msp430f

    fm31256是由ramtron公司推出的新一代多功能系统监控和非易失性铁电存储芯片。与其他非易失性存储器比较，它具有如下优点： 读/写速度快，没有写等待时间；功耗低，静态电流小于1 ma，写入电流小于150 ma；擦写使用寿命长，芯片的擦写次数为100亿次，比一般的eeprom存储器高10万倍，即使每秒读/写30次，也能用10年；读/写的无限性，芯片擦写次数超过100亿次后，还能和sram一样读/写。

    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存储器(ram)和非易失性存储的特性。本文介绍了fm31256的主要功能，并具体给出了基于嵌入式c语言编写的存储器读/写程序。

    1 fm31256的基本结构及原理

    fm31256由256 kb存储器和处理器配套电路（processor companion）两部分组成。与一般的采用备份电池保存数据不同，fm31256是真正意义上的非易失（truly nonvolatile）存储器，并且用户可以选择对不同的存储区域以软件方式进行写保护。

    fm31256 器件将非易失fram与实时时钟（rtc）、处理器监控器、非易失性事件计数器、可编程可锁定的64位id号和通用比较器相结合。其中，通用比较器可提前在电源故障中断(nmi)时发挥作用或实现其他用途。采用先进的0.35 μm制造工艺，这些功能通过一个通用接口嵌入到14个引脚的soic封装中，从而取代系统板上的多个元件。存储器的读/写以及其他控制功能都通过工业标准的i2c总线来实现。

    图1为fm31256的原理图。其中，sda和scl引脚用于与cpu进行数据交换和命令写入，数据输出部分均具有施密特触发器，以提高抗干扰性能；同时，sda作为二线接口中的双向信号线，集电极开路输出，可与二线总线上其他器件进行“线或”。a1～a0为器件地址选择信号，即总线上可同时使用4个同类器件。正常模式下，pfi引脚分别为比较器的输入（不可悬空），cal/pfo引脚输出pfi引脚的输入信号与1.2 v参考电压之间的比较结果；校准模式下，cal/pfo引脚将输出512 hz的方波用于时钟校准。cnt2～cnt1是通过备份电池支持的事件计数器的两路输入端，通过边沿触发启动计数器，触发沿由用户自由选择。

    图1 fm31256原理图

    2 fm31256功能及使用方法

    在fm31256中，有25个特殊功能寄存器（sfr）00h～18h。通过对这些功能寄存器进行操作，可以实现各种功能。

    2.1 特殊功能寄存器

    （1） 实时时钟和比较器

    实时时钟包括晶体振荡器、时钟分频器和寄存器系统。它分割32.768 hz的时基信号以提供1 s（1 hz）的分辨率，寄存器（02h～08h）以bcd格式提供秒、分、时、星期、日、月、年信息，用户可对其进行读/写访问。启动时钟前须将sfr中01h地址的oscen位（d7）置位，振荡器起振；同时将00h地址的r位（d0）置位，可将时钟数据写入寄存器用于读出。若此时正处于时钟刷新阶段，则由于刷新操作优先于写入寄存器的操作，因而保证了时钟的准确性。重新设置时钟时，只须设定00h地址的w位。

    fm31256的时钟精度可通过软件校准，将00h地址的cal位（d2）置位，时钟进入校准模式，比较器输出512 hz的频率信号，并可通过设置01h地址的cal4～cal0位（d4～d0）确定校准值。当00h地址的cal位（d2）为0时，进入比较器模式。<