Zastosowanie pamięci F-RAM pozwala zaoszczędzić energię

Pamięć F-RAM o ultraniskim zużyciu energii

Urządzenia pamięci F-RAM Cypress Excelon LP są zintegrowanymi podsystemami pamięci nieulotnej, które łączą w sobie macierze pamięci F-FRAM, rejestry, logikę sterowania i interfejsu oraz specjalny sektor przeznaczony do przechowywania zawartości nawet w trzech standardowych fazach lutowania rozpływowego (ilustracja 1).

Ilustracja 1: Urządzenia pamięci F-RAM Cypress Excelon LP integrują macierze pamięci F-RAM i obsługujące je obwody, by stworzyć kompletny podsystem pamięci dostępny poprzez standardowe porty SPI. (Źródło: © Cypress Semiconductor)

Urządzenia pamięci F-RAM Excelon LP zapewniają wysoki poziom długoterminowej niezawodności, który znacznie przewyższa typową pamięć EEPROM czy flash. Urządzenia te charakteryzują się wytrzymałością 1015 cykli odczytu/zapisu i czasem przechowywania danych wynoszącym 151 lat, co przekracza realistyczny cykl życia niemal każdego urządzenia ubieralnego lub IoT.

Wydajność zapisu tych urządzeń zwiększa również ogólną niezawodność zastosowań. Ponieważ urządzenia te zapisują dane do macierzy nieulotnych pamięci F-RAM z prędkością magistrali, znacznie zmniejsza to prawdopodobieństwo utraty danych w porównaniu z innymi typami urządzeń NVM. Znacznie dłuższy czas zapisu w tych urządzeniach i związana z tym konieczność wewnętrznego buforowania danych tworzą duże okno narażenia danych na utratę w przypadku awarii zasilania przed zakończeniem sekwencji zapisu.

W odróżnieniu od innych technologii NVM, urządzenia pamięci F-RAM Excelon LP działają przy minimalnym poziomie prądu potrzebnym do wydłużenia czasu pracy baterii w produktach przenośnych. Seria 8-megabitowych (Mb) pamięci F-RAM LP Cypress CY15x108QI pracujących z częstotliwością 20 megaherców (MHz) zużywa tylko 1,3 miliampera (mA), natomiast seria pamięci F-RAM LP 4Mb Cypress CY15x104QI zużywa tylko 1,2 mA. Poniżej omówiono szczegółowo w jaki sposób urządzenia te umożliwiają również deweloperom dalsze zredukowanie bieżącego zużycia prądu.

Zaprojektowane do obsługi szerokiego zestawu wymagań systemowych, produkty z grupy Excelon LP są dostępne zarówno dla komercyjnych, jak i przemysłowych zakresów temperatur pracy, a także dla różnych napięć zasilania. Na przykład, CY15V104QI 4Mb i CY15V108QI 8Mb pracują z napięciem zasilania wynoszącym od 1,71V do 1,89V, natomiast CY15B104QI 4Mb i CY15B108QI 8Mb są przeznaczone do pracy z napięciem zasilania wynoszącym od 1,8V do 3,6V.

Proste projektowanie systemu

Oprócz odpowiedniego dopasowania do wymagań eksploatacyjnych różnych zastosowań, urządzenia te upraszczają projektowanie systemu. W typowym projekcie deweloperzy korzystają z magistrali szeregowego interfejsu urządzeń peryferyjnych (Serial Peripheral Interface - SPI), aby podłączyć jedno lub więcej urządzeń pamięci F-RAM Excelon LP jako urządzenia podrzędnego SPI do urządzenia nadrzędnego SPI, takiego jak mikrokontroler (ilustracja 2).

Ilustracja 2: Deweloperzy mogą dodać do swoich projektów długoterminową pamięć masową po prostu podłączając jedno lub więcej urządzeń pamięci F-RAM Cypress Semiconductor Excelon LP do magistrali SPI kontrolowanej przez urządzenie nadrzędne SPI, takie jak mikrokontroler. (Źródło: © Cypress Semiconductor)

Transmisje na komunikacyjnej magistrali SPI są proste i szybkie. Podczas zapisu do pamięci, urządzenia pamięci F-RAM Excelon LP działają bez dodatkowych opóźnień zapisu odnotowywanych wcześniej dla technologii flash lub EEPROM. Ponieważ każdy bajt dociera do urządzenia poprzez magistralę SPI, jest on natychmiast zapisywany w macierzy pamięci F-RAM, co znacznie zmniejsza ryzyko utraty danych z powodu nagłej awarii zasilania.

Dla dewelopera systemu proces zapisu odbywa się za pomocą prostego protokołu SPI z wykorzystaniem standardowych kodów operacji SPI. Główny procesor rozpoczyna każdą sekwencję zapisu przesyłając kod WREN (06h), jednocześnie podnosząc i obniżając stan linii chip select (ØCS). Po tej krótkiej fazie inicjalizacji procesor główny rozpoczyna operację zapisu, przesyłając kod zapisu (02h), po którym następuje 24-bitowy adres. (W tych urządzeniach cztery górne bity adresu są ignorowane, ale zapewniają kompatybilność z przyszłymi urządzeniami F-RAM o większej gęstości). Natychmiast po wysłaniu adresu, procesor główny może rozpocząć przesyłanie bajtów danych (ilustracja 3).

Ilustracja 3: Podczas standardowej sekwencji zapisu SPI, urządzenia pamięci F-RAM Cypress Semiconductor Excelon LP natychmiast zapisują dane do macierzy pamięci F-RAM bez żadnych opóźnień czasowych typowych dla wcześniejszych technologii NVM. (Źródło: © Cypress Semiconductor).

W miarę jak procesor główny wysyła bajty danych, urządzenie pamięci F-RAM automatycznie powiększa adres wewnętrzny, dopóki procesor główny będzie utrzymywał linię ØCS na niskim poziomie i kontynuował przesyłanie sygnałów taktowania. Dzięki temu projektanci mogą korzystać z urządzeń pamięci F-RAM Excelon LP w projektach, które wymagają dowolnej kombinacji zapisu jednobajtowego i blokowego.

Operacje odczytu przebiegają według podobnego protokołu SPI. Po obniżeniu ØCS, główny procesor przesyła kod operacji (03h) i 24-bitowy adres. Urządzenie pamięci F-RAM Excelon LP reaguje natychmiast, przesyłając bajty danych na linii SO z każdym cyklem taktowania sygnału zegarowego SCK. Podobnie jak operacje zapisu, operacje odczytu są kontynuowane, dopóki procesor główny utrzymuje ØCS na niskim poziomie i nadal wysyła sygnały taktowania zegarowego SCK.