EEPROM的基本原理

　　由于EPROM操作的不便，后來出的主板上BIOSROM芯片大部分都采用EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，電可擦除可編程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它設備，它是以電子信號來修改其內容的，而且是以Byte為最小修改單位，不必將資料全部洗掉才能寫入，徹底擺脫了EPROMEraser和編程器的束縛。

　　EEPROM在寫入數據時，仍要利用一定的編程電壓，此時，只需用廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫內容，所以，它屬于雙電壓芯片。借助于EEPROM芯片的雙電壓特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升級時，把跳線開關打至“on”的位置，即給芯片加上相應的編程電壓，就可以方便地升級；平時使用時，則把跳線開關打至“off”的位置，防止CIH類的病毒對BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作為BIOS芯片并作為自己主板的一大特色。

　　傳統的單片機存貯結構，一般要由ROM、RAM組成。隨著存貯器技術的發展．市場上推出電可擦除可編程只讀存貯器，即EEPROM器件。該類器件基于FLOTOX（floatin~gatetunneling～Oxide）結構．根據F。wIer—Nordheim效應來完成數據的擦除或寫入。因而具備聯機可讀、可寫的特性，以及掉電之后的非易失性。EEPROM存貯器件的出現，為單片機存貯體的選擇提供了新的設計方案

　　2817A芯片的幾種工作模式（見表1）分別慨括如F：

　　1．“寫”I作方式

　　當接到寫命令后．2817A自動鎖存地址、數該類器件在操作方式上可分為兩大類，即串行操作EEPROM（如橙下NMC9．306）和并行操作EEPROM。串行EEPROM具備體積小、價格低、操作方便的特性：。圜而在過程控制與儀表工業上得到迅速運用。而并行EEPROM具備高容量、高速度、易使-用的特性，在計算機領域有著更廣泛的應用。

　　2817A是16Kbits的并行EEPROM器件，它對微處理系統存貯器的加盟．使該系統具備更高的質量，更強大的功能

　　二、2817A的工作特性及操作模式

　　28l7AEEPROM內裝一個DC—DC變換器．把芯片外加的5V電源升壓至21V。用來進行擦除或寫入字節操作擦除由寫入操作自動完成。每次寫^時間約J0毫秒．保存數據可達10年芯片內部具備上電、掉電保護功能。

　　圖1為2817A的管腳及名稱圖

　　據和控制信號．然后進行片內寫過程。井釋放總線．允許CPU執行其它工作該過程結束后，有一個RDY／—BU—SY信號可供CPU查詢．或中斷CPU．片內寫周期約10ms。

　　每個字節能夠可靠地寫入次數為10即1萬次

　　2．“讀”I作方式

　　2817A具備快速的讀特性．典型時間小于200as（1O秒）．與EPROM和SRAM的讀特性極為相似片選線i由譯碼產生．輸入使能線石E連接到CPU的雨j或麗或它們相“與后的輸出線上。

　　讀出后數據仍保留在存貯體內．每次寫入后讀保留的時間不小于10年。

　　3．“待命”I作方式

　　該工作模式使2817A對電源的消耗量減少60．即“節電”工作方式。此時．吾=r…忽略了和信號。允許總線上其它設備操作。

　　4．上電／掉電時內的數據保護

　　在r上電或掉電過程中．有r一個片內探測電路．當r低于V時（Vc=一5V）．屏蔽內部編程電路．以消除偶然的誤寫入。

　　三、EEPROM的使用范圍

　　1．系統組態

　　對于一個需要開關設置參數的小型系統，可以把諸如波特率．同步／異步選擇、數據長度等參數儲存在EEPROM中．制定一個數據序列或表格，使用戶方便地完成選擇。每次上電CPU按EEPROM中設定的參數進行指定的工作方式設煢。

　　對于大規模的計算機及通訊阿絡，可把諸如通道配置、數據速率以及終端的承受能力等控制信息用表格的形式顯示在CRT上．用在CRT上對系統可以方便地進行組態。很顯然．EEPROM可以很好地將這些數據和表格存貯下米。解決了通訊嗣絡的穩定性和靈活性問題。

　　2．過程記錄

　　j設備需要維修時．·個重要的乍是記錄維修的實際情況。一般的微處理系統具備三種形式的自檢手段．即上電自檢．人為干預產生的自檢，以及定期自動進行的自檢在自檢中對系統的各部分設備產生的檢驗碼存放到EEPROM所開辟的一個區內，通過軟件編程及一定的顯示手段．觀察系統各設備的運行情況。特殊情況．如果設備的損壞超出了系統的正常使用范圍，則用軟件的方法使系統退出運行。然后根據EEPROM中所存放的關鍵致據進行系統評估、事故追憶。

　　3．存目苧信息

　　EEPROM可以有效地存貯來自鍵盤或按鍵的可編程信息。在保安系統中，用EEPROM存放一個用戶可以開關系統的“鑰匙”（特殊的數字或字符串）。這個信息串可由指定的用戶進行改變。因而使系統具備良好的保密性和靈活性。

　　另外．如工業汽輪機的保護儀表．現場安裝調整的靈活性是美國API670標準的一項主要內容。利用EEPROM存貯按鍵輸送的報警水平點參數．即保證了報警水平點的可靠性：叉附臺了現場的靈活性。

　　四、EEPROM應用舉例

　　1．EEPROM與RAM、ROM組合．成為微處理系統的存貯體

　　在這樣的系統中，用ROM或EPROM存放操作系統固化程序。用EEPROM存放系統組態信息、過程記錄等重要數據，從而使系統具有更強大的功能，更完整的質量

　　做為特殊需要，還可以利I時EEPROM空間來作程序替換進行系統設計。當ROM或BPROM中時某一段程序發生故障時，和用新寫入EEPROM中的正確程序作替代．完成“固化程序修補”

　　圉2為固化程序修補、操作系統存貯器流程圉在EEPROM的一小部分中放入對ROM的調用及檢查程序。當檢查出ROM中的某一段程序出現不可恢復的錯誤時．則在EEPROM中記F錯誤代碼，然后在EEPROM的剩余空間中寫入新的程序．系統自動地把調用命令轉向EEPROM中正確的程序。

　　圖3為固化程序修補示例：用EPROM中正確的程序替代EPROM或ROM中部分出錯的程序

　　整個工作過程可分為兩個部分。首先把存放在EEPROM中的寫入程序搬移到RAM中去，（程序的第2條至第l2條），然后調用RAM的寫入程序（程序的第l4條）。采用查詢方式，測試“寫”結束線RDY／~，從而完成數據l舶聯機寫入。

　　五、EEPROM的使用原則

　　根據上的論述和實踐經驗，EEPROM中所貯存的數據從性質上可分為三類。

　　不變數據。如程序；相對不變數據，如組態信息．現場的鍵盤調整信息；可變數據。如過程記錄等

　　并行EEPROM器件。如果同時需要存貯這三類數據，經過實驗表明，在總線的結構上。對不同的數據區進行額外的保護是必要的。

　　以2817A為倒，把2K字節的存貯器分為三個數據區。保護區，0000H~07DFH（2016字節）選擇保護區，07EOH～07EFH（16字節）．數據區．07F0H~07FFH（16字節）見圖5（a）

　　保護羅輯原理圖見圖5（b）Ao～決定寫信號（而）只能為特定的地址所選通如A的開關接通時，寫信號只能在07FOH~07FFH