FM25640B 64 - Kbit 串行 F - RAM：高性能非易失性存儲器的理想之選

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，選擇合適的存儲器至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下 Infineon（原 Cypress）的 FM25640B 64 - Kbit 串行 F - RAM。

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一、產(chǎn)品背景與概述

Cypress 已成為 Infineon Technologies 的一部分，但 Infineon 會繼續(xù)將相關(guān)產(chǎn)品納入其產(chǎn)品組合，為新老客戶提供支持。FM25640B 是一款采用先進(jìn)鐵電工藝的 64 - Kbit 非易失性存儲器，邏輯上組織為 8K × 8 位，通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行外設(shè)接口（SPI）總線進(jìn)行訪問。它在性能上與串行閃存和串行 EEPROM 相似，但在寫入性能、耐久性和低功耗方面具有顯著優(yōu)勢。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

2.1 鐵電存儲器特性

• 高耐久性：具備 100 萬億（(10^{14})）次的讀寫次數(shù)，相比 EEPROM 有了極大提升。這使得它在需要頻繁讀寫的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，比如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不用擔(dān)心因讀寫次數(shù)過多而導(dǎo)致存儲器損壞。
• 長數(shù)據(jù)保留時間：在不同溫度下有不同的數(shù)據(jù)保留時間，如在 65°C 時可達(dá)到 151 年，為數(shù)據(jù)的長期保存提供了可靠保障。
• 無延遲寫入：與串行閃存和 EEPROM 不同，F(xiàn)M25640B 能以總線速度執(zhí)行寫入操作，無需寫入延遲，每個字節(jié)成功傳輸?shù)皆O(shè)備后即可立即寫入存儲陣列，下一個總線周期無需數(shù)據(jù)輪詢即可開始。

2.2 高速 SPI 接口

• 高頻操作：支持高達(dá) 20 MHz 的頻率，可實(shí)現(xiàn)高速串行通信，能與許多常見的微控制器直接接口，即使沒有硬件 SPI 端口的微控制器，也可使用普通端口引腳模擬。
• 模式支持：支持 SPI 模式 0（0, 0）和模式 3（1, 1），具有較高的靈活性。

2.3 完善的寫保護(hù)方案

• 硬件保護(hù)：通過寫保護(hù)（WP）引腳實(shí)現(xiàn)，當(dāng) WPEN 位設(shè)置為 ‘1’ 時，該引腳可防止對狀態(tài)寄存器的寫入操作。
• 軟件保護(hù)：使用寫禁用指令和軟件塊保護(hù)功能，可對 1/4、1/2 或整個陣列進(jìn)行寫保護(hù)。

2.4 低功耗與寬工作范圍

• 低功耗：在 1 MHz 時，工作電流僅為 250 μA，待機(jī)電流典型值為 4 μA，非常適合對功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用。
• 寬電壓與溫度范圍：工作電壓范圍為 (V_{DD}=4.5 ~V) 至 5.5 V，工業(yè)溫度范圍為 –40 °C 至 +85 °C，能適應(yīng)多種惡劣的工作環(huán)境。

2.5 其他特性

• 封裝形式：采用 8 引腳小外形集成電路（SOIC）封裝，便于 PCB 布局和焊接。
• 環(huán)保合規(guī)：符合有害物質(zhì)限制（RoHS）標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

三、功能詳細(xì)解析

3.1 引腳功能

3.2 SPI 總線操作

• SPI 模式：支持 SPI 模式 0 和模式 3，在這兩種模式下，數(shù)據(jù)在 SCK 上升沿鎖存到 F - RAM 中，從 CS 引腳變?yōu)橛行Ш蟮牡谝粋€上升沿開始。
• 命令結(jié)構(gòu)：總線主設(shè)備可向 FM25640B 發(fā)出六種命令（操作碼），如 WREN（設(shè)置寫使能鎖存器）、WRDI（復(fù)位寫使能鎖存器）、RDSR（讀取狀態(tài)寄存器）、WRSR（寫入狀態(tài)寄存器）、READ（讀取存儲器數(shù)據(jù)）和 WRITE（寫入存儲器數(shù)據(jù)）。

3.3 狀態(tài)寄存器與寫保護(hù)

狀態(tài)寄存器為 8 位，用于配置設(shè)備的寫保護(hù)功能。其中，WEL 位指示寫使能狀態(tài)，BP1 和 BP0 位用于控制軟件寫保護(hù)塊，WPEN 位控制硬件寫保護(hù)引腳（WP）的功能。

3.4 存儲器操作

• 寫入操作：所有寫入操作都從 WREN 操作碼開始，接著是包含 13 位地址的兩字節(jié)地址，后續(xù)為要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)，地址會自動遞增。若寫入到受保護(hù)的塊地址，自動地址遞增將停止，后續(xù)數(shù)據(jù)將被忽略。
• 讀取操作：在 CS 下降沿后，主設(shè)備發(fā)出 READ 操作碼和地址，設(shè)備在接下來的八個時鐘周期內(nèi)輸出讀取的數(shù)據(jù)，地址同樣會自動遞增。

3.5 HOLD 引腳操作

HOLD 引腳可在不中止串行操作的情況下暫停操作。當(dāng) SCK 為低電平時，將 HOLD 引腳拉低，當(dāng)前操作暫停；再次將 HOLD 引腳拉高，操作恢復(fù)。

四、電氣特性

4.1 最大額定值

包括存儲溫度（–65 °C 至 +125 °C）、電源電壓（–1.0 V 至 +7.0 V）、輸入電壓等參數(shù)，超過這些額定值可能會縮短設(shè)備的使用壽命。

4.2 工作范圍

工業(yè)溫度范圍為 –40 °C 至 +85 °C，電源電壓 (V_{DD}) 為 4.5 V 至 5.5 V。

4.3 直流電氣特性

涵蓋電源電壓、電源電流、待機(jī)電流、輸入輸出泄漏電流、輸入輸出高低電平電壓等參數(shù)，為電路設(shè)計提供了重要的參考依據(jù)。

4.4 交流特性

包括時鐘頻率、時鐘高低時間、芯片選擇建立和保持時間、輸出禁用和有效時間等參數(shù)，確保在高速操作時的穩(wěn)定性。

五、應(yīng)用場景與總結(jié)

FM25640B 適用于各種需要頻繁或快速寫入的非易失性存儲器應(yīng)用，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。其高耐久性、無延遲寫入和低功耗等特性，使其成為替代串行 EEPROM 或閃存的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計中，電子工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理利用其功能和特性，優(yōu)化電路設(shè)計，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

大家在使用 FM25640B 的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。