ООО ЭФО
Поиск по складу
Программа поставок 2016
Сегодня
www.powel.ru
источники питания
www.korpusa.ru
конструктивы и корпуса РЭА
www.wless.ru
беспроводные технологии
www.mymcu.ru
микроконтроллеры
altera-plis.ru
микросхемы Altera
www.infiber.ru
волоконно-оптические
компоненты в
промышленности
www.efo-power.ru
силовая электроника
www.efo-electro.ru
электротехническая
продукция
www.efometry.ru
контрольно-измерительные приборы
www.golledge.ru
кварцевые резонаторы и генераторы Golledge
www.sound-power.ru
профессиональные усилители класса D
Поиск по сайту
Подписка на новости

Система менеджмента
качества сертифицирована на соответствие требованиям:
ISO 9001, ГОСТ Р ИСО 9001 и СРПП ВТ - подтверждено сертификатами соответствия в системах сертификации Русского Регистра, ГОСТ Р, международной сети IQNet, "Оборонсертифика" и "Военный Регистр".

ООО "ЭФО" в 2011г. получило Лицензию Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на изготовление оборудования для ядерных установок.


Rambler s Top100



ChipFind - поисковая система по электронным компонентам
EEN
webmaster
Санкт-Петербург: (812) 327-86-54  zav@efo.ru Москва: (495) 933-07-43  moscow@efo.ru Екатеринбург: (343) 278-71-36  ural@efo.ru Пермь: (342) 220-19-44  perm@efo.ru
Казань: (843) 518-79-20  kazan@efo.ru Ростов-на-Дону: (863) 220-36-79  rostov@efo.ru Н. Новгород: (831) 434-17-84  nnov@efo.ru Новосибирск: (383) 286-84-96  nsib@efo.ru
о нас склад библиотека статьи
 

Микросхемы энергонезависимой памяти Atmel с последовательным интерфейсом

Елена Ламберт
«Компоненты и технологии» №9`2007

Корпорация Atmel выпускает широкий спектр устройств энергонезависимой памяти, отличающихся назначением, интерфейсом, организацией и архитектурой. В ее ассортименте имеется несколько линеек микросхем как с постраничным доступом к памяти (Flash), так и с побайтным (EEPROM). В настоящее время развиваются линейки микросхем с последовательным интерфейсом - как наиболее перспективные по сравнению с микросхемами с параллельным интерфейсом.

Микросхемы последовательной памяти

Микросхемы последовательной памяти (Serial Flash/EEPROM) корпорации Atmel применяют во многих приложениях, особенно актуально их использование в проектах, где требуется минимизировать себестоимость конечной системы. Основное отличие последовательной памяти заключается в том, что для нее требуется меньше линий передачи данных (рис. 1), а значит, упрощается проектирование связей на печатной плате, снижается уровень шумов, улучшаются показатели надежности, экономится место на печатной плате, упрощается разводка микросхемы на плате, а также уменьшается себестоимость изделия.

Для сохранения скорости обмена данными уменьшенное количество сигнальных линий компенсируют увеличением частоты сигнала. Приведем пример: современный персональный компьютер содержит несколько высокоскоростных последовательных интерфейсов, таких как PCI Express (2,5 Гбит/с), serial ATA (150 Мбит/с), USB 2.0 (480 Мбит/с) и IEEE 1394/FireWire (400/ 800 Мбит/с). Последовательные интерфейсы вытесняют параллельные, например, PCI Express заменяет PCI и AGP, serial ATA заменяет IDE/ ATA, USB заменяет IEEE1284/параллельный порт.

Серии AT26 и AT45 последовательной Flash-памяти DataFlash корпорации Atmel в настоящий момент обеспечивают самую высокую скорость для этого типа памяти - они работают на частоте до 70 МГц. Напри- мер, частота 66 МГц позволяет получить скорость передачи данных до 66 Mбит/с или 8,25 Mбайт/с, что соответствует времени доступа 120 нс для 8-разрядной параллельной Flash-памяти. С такой высокой скоростью передачи данных микросхема памяти объемом 64 Мбит может быть прочитана менее чем за 1 с. Микросхемы памяти небольшой емкости, например, 8 Мбит, могут быть считаны за 127 мс.

Рынок последовательной памяти растет быстрыми темпами: ее используют во многих приложениях, в которых раньше традиционно применялась память с параллельным интерфейсом. По данным Web-Feet Research, рынок микросхем Flash-памяти с последовательным интерфейсом в 2007 году превысит 1 млрд долларов. В 2000 году эта цифра составляла всего 1млн долларов, а это значит, что прогнозируется увеличение объемов продаж в тысячу раз за 7 лет!

Микросхемы последовательной Flash-памяти предназначены, в основном, для энергонезависимого хранения данных. На мировом рынке эти микросхемы часто используются как память программ вПК-ориентированных устройствах, построенных на базе процессоров и ASIC, поддерживающих механизм сохранения данных во внешнюю память. Микросхемы памяти Atmel применяют вместе с чипсетами таких фирм как Intel, Broadcom, Conexant, MediaTek, Genesis Microchip, Analog Devices, TI, LSI Logic и др.

Корпорация Atmel первой вышла на рынок последовательной Flash-памяти в 1997 году с серией AT45 DataFlash, которая производится по технологии элементарной ячейки NOR Flash, обеспечивающей 100%-ную программируемость каждого бита массива памяти в отличие от NAND Flash. Другие производители вышли на рынок с аналогичными предложениями только в 2000-2001 годах.

На рынке последовательных EEPROM корпорация Atmel является лидером с 1999 года (рис. 2). Atmel постоянно совершенствует эту линейку: увеличиваются объем памяти, снижается энергопотребление микросхем, уменьшаются габариты корпусов, количество выводов, а для портативных приборов предлагаются безвыводные корпуса (dBGA, MLP).

Рассмотрим подробнее микросхемы памяти Atmel с последовательным интерфейсом:

Серия DataFlash AT45

AT45 идеально подходят для хранения памяти программ, данных и для замены последовательных EEPROM (рис. 3). DataFlash AT45 поделена на страницы, блоки и сектора, что позволяет оптимизировать процесс стирания и защиты данных. Запись и чтение данных производится через два буфера SRAM, за счет которых ускоряется процесс обмена данными и обеспечивается возможность выполнения механизма "чтение-модификация-запись". Благодаря этому механизму данные во Flash, с точки зрения внешнего устройства, можно изменять побайтно (функция эмуляции EEPROM).

С 1997 года было выпущено несколько ревизий микросхем с измененными характеристиками, буквенное обозначение ревизии (А, В, С, D) указывается в конце наименования микросхемы. В последней ревизии "D" предусмотрен 128-байтный регистр для хранения служебной информации. Этот регистр включает уникальное 64-байтное число для каждой микросхемы (Device ID) и 64 байта однократно программируемой памяти (ОТР) для записи информации пользователя. Улучшенная защита секторов памяти микросхемы позволяет защищать каждый сектор отдельно.

Благодаря функции lockdown, запрещающей модификацию любого набора секторов (ячейки памяти становятся в дальнейшем доступны только для чтения), разработчик может заблокировать изменение определенной области памяти, например, кода загрузчика, и больше не беспокоиться о случайных нарушениях кода.

К концу 2007 года планируется все микросхемы серии АТ45 выпускать серийно в ревизии "D", а предыдущие версии будут постепенно сниматься с производства. Микросхемы серии АТ45 обеспечивают не менее 100 000 циклов перезаписи на страницу (начиная с ревизии "С").

Микросхемы DataFlash выпускаются с диапазоном питающих напряжений 2,7-3,6 В (5-вольтовые микросхемы сняты с производства в 2000 году). На данный момент микросхемы выпускаются в различных корпусных исполнениях (рис. 4). При разработке новых проектов следует учитывать, что производитель планирует в ближайшем будущем снять с производства корпуса с большим количеством выводов (SOIC28, TSOP, CBGA) и свести весь ассортимент корпусов микросхем к двум видам - широкий (209 ml) или узкий (150 ml) 8-выводный SOIC (выводы наружу), и 8-выводный MLF (6Y8 мм) или CASON (6Y5 мм) (выводы под корпусом). В "широком" SOIC будут выпускаться микросхемы емкостью от 1 до 128 Мбит, а в "узком" SOIC - микросхемы емкостью от 1 до 32 Мбит, что позволит в случае необходимости легко заменить в текущем проекте имеющуюся микросхему на микросхему с другим объемом памяти, не меняя разводку на плате. Причем "узкий" SOIC и MLF, а также "широкий" SOIC и CASON совместимы по геометрическому расположению выводов, то есть одну микросхему можно поменять на другую без изменения разводки на плате.

Параметры микросхем DataFlash сведены в таблице 1. Сегодня серийно выпускаются микросхемы емкостью от 1 до 64 Мбит. Микросхема емкостью 128 Мбит была в планах Atmel, но сроки ее выпуска отодвинуты на неопределенный срок.

Микросхемы DataFlash также выпускаются в виде карточек формата MultiMediaCards (MMC) емкостью 2-8 Мбит, что позволяет использовать combo-SD/MMC разъемы (рис. 5). Карточки в таком формате удобно использовать для переноса информации.

В помощь разработчикам для программирования микросхем DataFlash поставляется программный комплект DataFlash Software Suite (DFSS, разработка компании HCC Embedded). Комплект распространяется свободно для покупателей микросхем памяти Atmel. Для получения DFSS необходимо подписать лицензионное соглашение, бланк которого можно получить у дистрибьюторов Atmel. После одобрения соглашения Atmel высылает по электронной почте DFSS конечному клиенту.

В комплект DFSS входят:

  • базовые драйверы для всех функций DataFlash;
  • функции организации файловой системы FAT12/FAT16;
  • функции детектирования и коррекции ошибок;
  • функции обеспечения равномерного "износа" ячеек памяти и автоматической перезаписи страниц;
  • сжатие и распаковка данных.

Помимо этого бесплатного ПО также предлагаются программные продукты фирмы HCC-Embedded, информацию о которых можно посмотреть на web-сайте www.hcc-embedded.com.

Серия DataFlash AT26

Микросхемы серии AT26/AT25DF DataFlash аналогичны микросхемам серии АТ45. Основное отличие заключается в том, что AT26/25DF имеют сокращенный набор возможностей. Например, AT26/25DF не содержат отдельного регистра для служебной информации и функции lockdown. Микросхемы этой серии повыводно совместимы с микросхемами последовательной Flash-памяти серии AT25F Atmel и микросхемами 25-й серии других производителей (рис. 6).

Если сравнить AT26/AT25DF и AT25F, то серия AT26/AT25DF имеет меньшие по объему сектора (4, 32, 64 кбайт), поддерживает индивидуальную защиту секторов от записи, содержит Device ID и обеспечивает большее количество циклов перезаписи. Помимо этого, AT26/AT25DF работает на большей тактовой частоте (до 70 МГц) и выпускается по меньшим проектным нормам (0,13 мкм). Микросхемы серии AT26/AT25DF могут служить заменой микросхемам памяти 25-й серии различных производителей (STM, SST, Spansion, MX и др.) и сопоставимы с ними по ценам.

Микросхемы AT26/25DF (табл. 2) поддерживают поблочное (секторное) стирание. Гарантированное количество циклов перезаписи - 100 000. В будущем планируется выпуск изделия с емкостью 64 Мбит - AT25DF641. Новым микросхемам планируется давать наименования, начинающиеся с AT25DF.

Микросхемы AT26DF отличаются от AT26F наличием SRAM-буфера (рис. 7), который позволяет осуществлять программирование от одного байта до 256 байт за один раз (в предварительно стертые сектора).

Микросхемы серий AT25Fxxx, AT25FSxxx и AT26F/DFxxx повыводно совместимы со всеми семействами последовательных EEPROM (с интерфейсом SPI) корпорации Atmel. Это позволяет без затруднений заменять "стандартные" последовательные EEPROM на последовательную Flash-память без внесения изменений в разводку печатной платы.

Серия последовательной Flash-памяти AT25F

Микросхемы серии AT25F Serial Flash имеют емкость от 512 кбит до 4 Мбит, рабочие частоты до 33 МГц, секторную организацию с одинаковыми секторами размером 64 кбайт. Размер страницы составляет 256 байт, программирование осуществляется постранично. Механизм "чтение-модификация-запись" позволяет изменять данные побайтно. Защита от записи упрощена по сравнению с сериями АТ45 и АТ26: возможна защита только верхней части массива (1/8, 1/4, 1/2 - зависит от емкости микросхемы) или всего массива данных. Помимо этого поддерживается аппаратная защита с помощью вывода WP (Write Protection). AT25F обеспечивают 10 000 циклов перезаписи.

Новое семейство AT25FS, выпущенное недавно, имеет меньший размер сектора (4 кбайт), позволяет осуществлять защиту секторов и страниц, а также имеет большую рабочую частоту и, соответственно, меньшее время записи (табл. 3).

Последовательные EEPROM

Основное отличие последовательных EEPROM от последовательной Flash-памяти - побайтный доступ к массиву памяти и большая стоимость в пересчете на ячейку памяти. Кроме того, EEPROM обеспечивает не менее 1 млн. циклов перезаписи.

Микросхемы последовательной EEPROM Atmel серий АТ24, АТ25, АТ93 имеют емкость от 1 кбит до 1 Mбит и поддерживают каскадирование в единый блок памяти до 8 микросхем. Новое семейство АТ34 содержит интерфейс 2-wire (I2C) и поддерживает функцию нестираемой защиты от перезаписи (без возможности дальнейшей записи или стирания ячеек памяти). Микросхемы серии АТ24 с интерфейсом 2-wire (I2C) выпускаются в автомобильном (не приведены в таблице), индустриальном и коммерческом температурных диапазонах (табл. 4).

Микросхемы серии AT25 соответствуют промышленному стандарту памяти 25-й серии по расположению выводов. Они имеют механизмы аппаратной и программной защиты данных от модификации. Кроме режима записи байта микросхемы семейства АТ25 поддерживают режим страничной записи. Размер страницы зависит от объема массива EEPROM.

В рамках новой стратегии унификации и упрощения наименований микросхем последовательных EEPROM корпорация Atmel меняет их маркировку и правила формирования обозначения:

  • удаляется суффикс "10", обозначающий максимальное время записи байта- 10 мс;
  • для диапазона напряжений питания 1,8-3,6 В/5 В удаляется указатель напряжения "1.8", для диапазона 2,5-3,6 В/5 В будет использоваться указатель "25";
  • добавляется суффикс "-B" для микросхем, поставляемых в тубах (линейках);
  • добавляется суффикс "-T" для микросхем, поставляемых на ленте.

Например, микросхема, ранее имевшая наименование AT24C256BN-10SU-1.8 (в линейке) в новом варианте будет выглядеть следующим образом - AT24C256BN-SH-B. Суффикс индустриального температурного диапазона "H" вместо "U" обозначает финишное покрытие выводов NiPdAu, соответствующее стандартам RoHS.

Конфигурационные ПЗУ

Еще один класс устройств для хранения данных - последовательные ПЗУ для конфигурации микросхем FPGA. Конфигурационные ПЗУ серии АТ17 могут использоваться для FPGA различных фирм - как Atmel, так и Xilinx, Altera, Lattice и др.

Для конфигурации FPGA фирмы Altera используются микросхемы с суффиксом "А" в наименовании, все остальные используются с FPGA других производителей. Семейства AT17LV, AT17N, AT17F отличаются технологией изготовления памяти - EEPROM, NTP и Flash соответственно. AT17N выпускаются по специальной технологии NTP, они поддерживают сокращенное количество циклов перезаписи (10 циклов) и, соответственно, имеют низкую стоимость. Например, микросхемы семейства AT17N в 2-3 раза дешевле AT17LV той же емкости.

Серия АТ17 включает конфигураторы с логической емкостью от б4 кбит до 32 Мбит, максимальная рабочая частота составляет 33 МГц, диапазон питающих напряжений 3,3-5 В. Все микросхемы АТ17 могут каскадироваться для получения большего объема.

Корпорация Atmel унифицирует линейку конфигурационных EEPROM Atmel серии AT17LV для FPGA производства Altera. Микросхемы AT17LV65A/128A/256A были сняты с производства в конце 2006 года, в качестве замены предлагается использовать версию с большим объемом памяти AT17LV512A, которая будет выпускаться в бессвинцовом исполнении.

Сводная таблица по конфигураторам приведена в таблице 5.

Для конфигураторов Atmel выпускаются программатор ATDH2200E или кабель для внутрисхемного программирования ATDH2225. Утилита Atmel CPS (Configurator Programming System, последняя версия 8.07) для внутрисхемного программирования поддерживает все существующие конфигураторы семейства АТ17.

Будущее за последовательной памятью?

Использование микросхем памяти с последовательным интерфейсом позволяет снизить количество сигнальных линий для организации обмена данными с устройством, обращающимся к памяти, использовать более компактные корпуса, занимающие меньшее место на печатной плате. Применение микросхем с последовательным интерфейсом позволяет создавать более компактные, экономичные и дешевые устройства. А широкий выбор устройств энергонезависимой памяти с последовательным интерфейсом компании Atmel с различным напряжением питания и временем выборки, а также наличие микросхем в различных типах корпусов позволяет разработчикам выбрать наиболее удобный вариант для использования в конечном приложении.

Литература

  1. Золотухо Р. Энергонезависимая память производства корпорации ATMEL // Электронные компоненты. 2000. № 2-5.
  2. De Caro R. The Explosive World Of Serial Flash. Atmel Corp. ECN. 8/1/2005.
  3. www.atmel.com

© 1999-2016 All Right Reserved. EFO Ltd. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.
Контактная информация