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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Speicherchips von STMICROELECTRONICS. Vergleichsdaten
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anwendung von Mikroschaltungen Der Artikel gibt einen Überblick über verschiedene Speichertypen, die von STMicroelectronics, einem der weltweit führenden Hersteller von elektronischen Komponenten, einschließlich Speicherchips, entwickelt und hergestellt werden und über eine einzigartige Technologie zur Herstellung von Flash-Speichern und programmierbaren Speichersystemen in einem einzigen verfügen Chip. Derzeit entwickelt und produziert STMicroelectronics (ST) die folgenden Arten von Speicherchips: EPROM - Speicher mit UV-Löschung und einmaliger Programmierung, einschließlich Standard-Speicherchips wie z OTP и UV EPROM fortschrittliche Speicherchips OTP и UV EPROM Familie Tiger Angebot, Chips einer neuen Speicherfamilie Flexibles ROM entwickelt, um MaskROM sowie Speicherchips zu ersetzen ABSCHLUSSBALL и RPROM WSI (USA), das Teil von ST wurde; EEPROM и SERIAL NVM (serieller nichtflüchtiger Langzeitspeicher) - Speicherchips werden aus seriell reprogrammierbaren nichtflüchtigen Speichern hergestellt EEPROM mit unterschiedlicher Busschnittstelle, serielle Chips Blinken (Flash) -Speicher, Standard-Spezialspeicherchips (ASM) und kontaktlos (KONTAKTLOS ERINNERUNGEN) Speicher Chips; Flash-Speichertyp NOR - In der Produktion bei ST gibt es Flash-Speicherchips: Industriestandard mit unterschiedlicher Stromversorgung, mit erweiterter Architektur für verschiedene Anwendungen, Chips mit heterogenem Speicher und Flash-Speicherchips der Familie " Lichtblitz "; Flash-Speichertyp NAND- - eine neue Richtung in der Produktion von Speicherchips ST. SRAM - ST produziert asynchrone Low-Power-SRAM-Speicherchips mit unterschiedlicher Stromversorgung und Geschwindigkeit; NVRAM - Es gibt verschiedene Lösungen für SRAM mit Batterie-Backup, die in Supervisors, Zeropower, Timekeeper und Serial Real Time Clock (Serial RTC) unterteilt sind. PSM - Im Einklang mit der strategischen Ausrichtung von „Systems on a Chip“ entwirft und fertigt ST programmierbare Speicherchips, die eine vollständige Speichersystemlösung für Mikrocontroller- und Signalprozessor-(DSP)-Entwicklungen bieten; Chipkarte - Eine große Auswahl an Chips für Smartcard- und Sicherheitssysteme ist verfügbar. Eine große Anzahl von Typen und Typen von Speicherchips, die von ST produziert werden, erlaubt es nicht, sie im Detail selbst im Rahmen eines Übersichtsartikels zu behandeln. Daher werden wir hier versuchen, nur auf die Hauptmerkmale einiger Familien von ST-Speicherchips von den in Abb. eines.
ST ist einer der weltweit führenden Speicherhersteller. OTP и EPROM mit UV-Löschen, was für das Entwerfen, Herstellen und Ersetzen von Masken-ROMs praktisch ist, da sie am Ende der Produktion programmiert werden. Die hergestellten Mikroschaltungen haben eine Kapazität von 64 kbps bis 64 Mbps mit einer Stromversorgung von 5 und 3 V, ausreichender Geschwindigkeit, verschiedenen Paketen, einschließlich solcher für die Oberflächenmontage. Die Organisation des Gerätespeichers kann vom Typ x 8, x 16 und x 8 / x 16 sein. Entschlüsseln der Bezeichnungen von ST-Speicherchips der Form OTP и UV EPROM in Abb. gezeigt. 2. Das Produktportfolio umfasst Standard-5-V- und 3,3-V-ICs sowie fortschrittliche ICs der Familie Tiger Abdeckung mit 3-V-Stromversorgung (2,7-3,6 V) und Mikroschaltungen einer neuen Familie FlexibleROM™. Diese Speichertypen sind in zweireihigen FDIP-Keramikfenster- und PDIP-Kunststoffgehäusen sowie in oberflächenmontierten PLCC- und TSOP-Gehäusen erhältlich. Für Niederspannungsserie Tiger Abdeckung ST verwendete die neueste Technologie OTP und UV EPROM. Strukturelle Verbesserungen in Bezug auf die Dicke der Basisschichten haben es ermöglicht, die elektrische Leistung deutlich zu verbessern. Eine um 25 % reduzierte Dicke der Gate-Oxidschicht ermöglichte es, die Schwellenspannung der Zelle zu senken und die Abtastrate bei einer Versorgung mit 2,7 V zu erhöhen. STMicroelectronics ist bestrebt, dem Verbraucher neue Produkte mit verbesserten elektrischen Eigenschaften anzubieten und empfiehlt Kunden daher, die „V“-Serie mit 3–3,6 V Versorgung durch die „W“-Serie zu ersetzen – Tiger Angebot, welches die beste Leistung bietet, wenn es mit 2,7–3,6 V betrieben wird. Timing-Parameter für die Serie Tiger Abdeckung garantiert durch doppeltes Testen der Chips bei 2,7 V und 3 V. Die Zugriffszeit bei 2,7 V ist auf dem Chip gekennzeichnet und die schnellere Zugriffszeit ist in der Beschreibung angegeben. Zugriffszeiten für Versorgungsspannungen über 2,7 V gelten. Familie UV- und OTP EPROM Tiger Abdeckung zeichnet sich durch ultraniedrigen Verbrauch, hohe Arbeitsgeschwindigkeit und gleichzeitig schnellen Zugriff mit kurzen Programmierzeiten aus. Die Chip-Programmierzeit ist für Wort- und Byte-Programmiermodi gleich. Für die neuesten Chips mit einer Dichte von 4 MB und 8 MB wurde die Programmiergeschwindigkeit auf 50 µs pro Wort oder Byte erhöht. Mikroschaltungen der Niederspannungsserie Tiger Abdeckung vollständig Pin-kompatibel mit Standard-5-V-Serien UV и OTP EPROM . Dadurch wird sichergestellt, dass sie vollständig kompatibel für Anwendungen sind, bei denen die Mikroprozessorleistung von 5 V auf 3 V geändert wird.
Die EPROM-Technologie von ST wird ständig verbessert. Neue Perspektiven eröffnen sich mit der Einführung einer neuen Speicherchip-Architektur auf Basis der Multibit-Speicherzellentechnologie zur Erzielung hoher Aufzeichnungsdichten ab einer Kapazität von 64 Mbit. Darüber hinaus enthält jede Neuentwicklung mehrere fotolithografische Innovationen, die die elektrische Leistung von Mikroschaltkreisen verbessern. Mit dem Einstieg von WAFERSCALE INC (USA) bei STMicroelectronics besteht die Möglichkeit, Speicherchips des Typs ABSCHLUSSBALL (programmierbares ROM) / RPROM (reprogrammierbares ROM). Diese ICs sind in drei Betriebstemperaturbereichen erhältlich: kommerziell (0 bis +70 °C), industriell (-40 bis +85 °C) und militärisch (-55 bis +125 °C). Darüber hinaus sind einige Komponenten nach dem Militärstandard (SMD) gefertigt, darunter auch EPROM. Die neueste Entwicklung von STMicroelectronics auf dem Gebiet der elektrisch programmierbaren ROMs ist eine Familie von FlexibleROM™, welches als einfacher Ersatz für jedes ROM verwendet werden kann. Diese einmalig programmierbare Familie, die mit der 0.15-µm-Technologie von ST hergestellt wird, steht dem Verbraucher mit einer anfänglichen Speicherkapazität von 16 Mbit zur Verfügung. Die neue Familie von Speicherchips „FlexibleROM“ bezieht sich auf die Art des nichtflüchtigen Speichers und ist für die Speicherung von Programmcode konzipiert. „FlexibleROM“ – ideal zur Verwendung anstelle des Masken-ROMs (MaskROM) und zum Übergang vom Flash-Speicher zum ROM nach dem Debuggen des Programms, wenn in Zukunft keine Änderungen am Programmcode geplant sind. Dank Flash-basierter Technologie wird zudem die Programmierzeit stark reduziert. FlexibleROMs sind mit einer generischen ausführlichen Programmierfähigkeit mit hoher Datenrate ausgestattet, die es ermöglicht, ein Gerät mit einer Kapazität von 64 Mbits in nur neun Sekunden zu programmieren. Ein weiterer Vorteil gegenüber anderen One-Time-Program-ROMs ist der hohe Programmierdurchsatz, da beim Testen 100 % der Funktionalität des Speicherarrays verifiziert wird. Die FlexibleROM-Speicherchips nutzen eine Versorgungsspannung von 2,7 V bis 3,6 V für Lesevorgänge und 11,4 V bis 12,6 V für die Programmierung. Geräte verfügen über eine 16-Bit-Organisation. Standardmäßig ist der Speichermodus beim Einschalten auf „Lesen“ eingestellt, sodass sie als ROM (ROM) oder EPROM (EPROM) gelesen werden können. Serieller nichtflüchtiger Speicher - die flexibelste Art von nichtflüchtigem nichtflüchtigem Speicher, der die Möglichkeit bietet, bis auf Byte-Ebene zu schreiben, ohne dass Daten gelöscht werden müssen, bevor ein neuer Wert geschrieben wird. Damit eignen sie sich ideal zum Speichern von Parametern. Die seriellen Flash-Speicherfamilien von ST verfügen über die Funktionen „Sektorlöschen/Seitenflashen“ und „Seitenlöschen/Seitenflashen“. Dies ist aufgrund der feineren Granularität des Speichers im Vergleich zum Standard-Flash-Speicher möglich, dessen Körnigkeitscharakteristik nicht mit der Byte-Level-Charakteristik eines seriellen EEPROMs übereinstimmt. ST verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Verwendung serieller Speicherchips in Haushaltsgeräten. Es nimmt eine führende Position in der Produktion von Speicherchips für die Automobilelektronik sowie für den Markt für Computerkomponenten und -peripherie ein. Diese Bereiche sind die Hauptverbraucher von Langzeitspeicherchips. Dieses Jahr für EEPROM Das Unternehmen verwendet eine 0.35-Mikrometer-Fertigungstechnologie, die es ermöglicht, die Speicherkapazität gemäß den Marktanforderungen auf bis zu 1 Mbit/s zu bringen. Gleichzeitig hat die Herstellungstechnologie von seriellen Flash-Speichern das Niveau von 0.18 Mikron erreicht, und es wurde möglich, diesen Speichertyp vollständig gemäß den Marktanforderungen herzustellen. Das NVRAM-Portfolio von ST umfasst eine Reihe von Schaltungen von 256 Bit bis 16 MBit. Alle ST-Speicherchips sind mit Beschreibungen, Anwendungsbeispielen und Modelldateien versehen, wodurch sie einfach zu bedienen sind. Die nichtflüchtigen Speicherchips der Serie ST sind in fünf Spannungsbereichen erhältlich: 4,5 V bis 5,5 V, 2,5 V bis 5,5 V, 2,7 V bis 3,6 V, 1,8 V bis 5,5 V und 1,8 V bis 3,6 V. Design Haltbarkeit EEPROM - mehr als eine Million Wiederbeschreibzyklen mit Datensicherheit für mehr als 40 Jahre. Chips werden in verschiedenen Gehäusen hergestellt, darunter traditionelle PSDIP-, TSSOP-, SO- sowie moderne LGA- und SBGA-Typen (Dünnfilm). Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Hackschnitzel in Paketen auf einer Trommel und in ungesägter Form zu liefern. ST Microelectronics stellt eine breite Palette hochwertiger serieller Speicher her EEPROM mit einer Dichte von 1 kb bis 1 Mb, mit drei seriellen Bussen nach Industriestandard (400 kHz, I?C, 2-Draht-Bus mit einer Dichte von bis zu 1 M Bits, schneller 1 M Hz-Bustyp MIKROWELLE (r) mit einer Dichte von 1 kbps bis 16 kbps und einem ultraschnellen 10-MHz-SPI-Bus mit einer Dichte von bis zu 256 kbps) mit einer Stromversorgung von 5 V, 2,5 V und 1,8 V. Die serielle EEPROM-Notation für typische Pakete ist gezeigt in Abbildung 3. Bei ungesägten Platten und Mikroschaltungen in Fässern können die Bezeichnungen geringfügig abweichen.
Mikrochips konsistent EEPROM mit Bus I2C empfohlen für Verwendung in Anwendungen, die keine hohe Busgeschwindigkeit für die Datenakkumulation und -speicherung erfordern, aber Byte-für-Byte und Seite-für-Byte lesen/schreiben möchten. Der Bus arbeitet mit 400 kHz bei Versorgungsspannungen von bis zu 1,8 V. Das serielle EEPROM von ST ist in verschiedenen Gehäusen erhältlich: Dual-in-Line-Kunststoff-DIP, SO, MSOP, TSSOP-Oberflächenmontage und SBGA-Ball-Array. Speicher Chips EEPROM mit SPI-Bus bevorzugt für Hochgeschwindigkeitsbusanwendungen. Mit dem Aufkommen von Chips mit Geschwindigkeiten von 5 MHz bis 10 MHz und Kapazitäten von 512 kbps bis 1 Mbps gewinnt dieser Bus auf dem Speicherchipmarkt schnell an Popularität. EEPROMs mit SPI-Bus haben Eingang HOLD ("Capture"), mit dem Sie während der Sendepausen von Datensequenzen auf dem Bus die Synchronisation aufrechterhalten können. Zusätzlich gibt es einen speziellen Steuereingang W um die Speichermatrix vor dem Schreiben zu schützen. Speicher Chips EEPROM mit Bus MICROWIRE® verfügbar in Kapazitäten von 256 Bit bis 16 kBit. Gegenwärtig wird der MICROWIRE-Bus in vielen modernen Geräten weit verbreitet verwendet, die eine ausreichend hohe Datenübertragungsrate ohne die Verwendung externer Adress-/Datenbusse erfordern. Die ST-Familie von seriellen Hochgeschwindigkeits-Flash-Speicherchips mit niedriger Spannung verfügt über eine vieradrige SPI-kompatible Schnittstelle, die es ermöglicht, Flash-Speicher anstelle von seriellem EEPROM zu verwenden. Diese Chips werden mit hochbeständiger CMOS-Flash-Technologie hergestellt und bieten mindestens 10000 Neuprogrammierungszyklen pro Sektor mit über 20 Jahren Datenspeicherung. Derzeit gibt es zwei komplementäre Unterfamilien von seriellen Flash-Speichern mit Sektor- oder Seitenlöschfunktion: Serial Erase Flash mit Page Programming: M 25 Pxx Serie (voll in Produktion) Serieller Flash-Speicher mit Seitenlöschung und Programmierung: M 45 PExx-Serie (dies ist eine neue Serie, Muster verfügbar, vollständige Produktion im Gange). Betrachtet man verschiedene Arten von sequenziellen persistenten Speicherchips mit hoher Dichte, so ist der 25-MHz-M25Pxx deutlich schneller als viele andere Arten von Flash-Speicherchips mit sequenziellem Zugriff. Die ST Serial Flash-Familie kann 1 MB RAM in 43 ms mit einer minimalen Anzahl von Anweisungen laden, wodurch sie einfach zu verwenden ist. Technische und Software-Schutzmaßnahmen schützen gespeicherte Informationen vor dem Überschreiben. Um den Stromverbrauch zu reduzieren, arbeiten diese ICs mit einer einzelnen 2,7-V- bis 3,6-V-Versorgung und verfügen über einen Energiesparmodus, der weniger als 1 µA Strom verbraucht. Darüber hinaus reduziert die Vierdrahtschnittstelle die Anzahl der zur Steuerung der Buskommunikation verwendeten Gerätepins erheblich, was zu einer hohen Integration und geringeren Kosten als bei anderen ähnlichen Schaltungen führt. Die Speicherchips der M25Pxx-Serie sind in breiten und schmalen S08-, LGA- und MLP-Gehäusen erhältlich. Zur Auswertung und Programmierung Das M 25 PXX hat einen handlichen Programmierer/Leser. Dieser Programmierer wird direkt an einen PC angeschlossen und bietet dem Benutzer direkten Zugriff und Steuerung des seriellen Flash-Speichers M 25 xxx in jeder Konfiguration. M45PExx ist eine Serie von leistungsstarken nichtflüchtigen Speicherchips mit einer höheren Korngröße als zuvor. Jede Seite mit 256 Bytes kann individuell gelöscht und programmiert werden, und der Write-Befehl bietet die Möglichkeit, Daten auf Byte-Ebene zu modifizieren. Darüber hinaus ist die Architektur des M45PExx optimiert, um die erforderliche Anwendungssoftware zu minimieren. Es dauert 256 ms zum Schreiben, 12 ms zum Programmieren oder 2 ms zum Löschen, um eine Seite mit 10 Bytes zu ändern. Dadurch eignen sich die leistungsstarken seriellen nichtflüchtigen Speicherchips M45PExx sehr gut für den Einsatz in Anwendungen, die die Speicherung großer Mengen sich häufig ändernder Daten erfordern. Spezialisierte Speicherchips haben individuelle Eigenschaften für bestimmte Anwendungen oder werden entsprechend den Anforderungen ausgelegt. Sie basieren auf Standard-Speicherarrays mit spezifischen I/O-Schaltkreisen und spezialisierter interner Logik. Diese Produkte basieren auf seriellem EEPROM und enthalten Logik für Anwendungen wie "Plug and Play"-Computermonitore mit VESA-Standard, Computer-DRAM-Module usw. Unter diesen Mikroschaltungen kann man feststellen M24164 - 16 K b kaskadiert EEPROM mit Sonderadressierung, Möglichkeit der Kaskadierung von 8 Geräten an einem Bus und Sonderadressierung bei Konflikten auf dem I 2 C-Bus. Ein weiterer spezialisierter Chip, der in unserem Markt weit verbreitet ist, ist M 34 C 00 – Beschreibung der elektronischen Platine, entwickelt, um kleine elektronische Notizen über die Tafel zu speichern . Der M34C00 kann die Registrierungsnummer, Werkseinstellungen (Standard), Benutzereinstellungen, Daten zu Ereignissen während der Lebensdauer der Platine, Informationen zu Fehlern und Wartung jeder Platine usw. speichern. Dieser Chip verfügt über 3 Bänke mit 128 Bit (eine nicht). löschbar (OTP-Typ), eine Standard-EEPROM-Bank und eine Standard-EEPROM-Bank mit permanenter Schreibschutzfunktion), Zweidraht-I ? Serielle C-Bus-Schnittstelle, 2,5 V bis 5,5 V Versorgung, SO 8- oder TSSOP 8-Gehäuse, Betriebstemperatur - 40 … + 85 °C. Kontaktlose Speicherchips sind ein bestimmtes Produkt. Entsprechend ihrer Klassifizierung sind sie einerseits spezialisierten EEPROMs zuzuordnen und andererseits als eigenständiger Speichertyp zu unterscheiden, der in jüngster Zeit in verschiedenen Bereichen weite Verbreitung gefunden hat. ST hat zur Entwicklung eines neuen ISO-Standards für kontaktlose Kommunikationsspeicher beigetragen – ISO 14443 Typ B (implementiert in Mikrocontroller-Geräten auf Smartcards im Transportwesen und vielen anderen Anwendungen) sowie ISO 15693 und ISO 18000. ST bietet jetzt eine neue Serie kontaktloser Speicherchips und kontaktloser RF-Kommunikationschips für Anwendungen wie Tags, Radiofrequenzidentifikation (RFID) und kontaktlose Zugangssysteme mit dedizierten Speicherchips an. Wir weisen auf die Merkmale einiger auf dem russischen Markt beliebter Mikroschaltungen dieses Typs hin. Mikroschaltung SRIX 4 K verfügt über 4096 Benutzerbits EEPROM mit OTP, Binärzähler und Schreibschutz. Entspricht ISO 14443-2/3 Typ B. Verfügt über die von France Telecom patentierte Anti-Klon-Funktion. Arbeitet auf einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz mit einer Unterträgerfrequenz von 847 kHz, einer Frequenz mit einer Datenrate von 106 kbps. Es nutzt Amplitudenmodulation (ASK) für die Datenübertragung vom Lesegerät zur Karte und binäre Phasenmodulation (BPSK) für die Datenübertragung von der Karte zum Lesegerät. Mikroschaltung LRI 512 hat 512 Bits mit Verriegelung auf Datenblockebene. Es erfüllt vollständig die Anforderungen von ISO 15693 (bis zu 1 Meter) und E. A. S. Arbeitet bei einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz mit 1/4- und 1/256-Pulscodierung bei hohen und niedrigen Datenraten auf einer oder zwei Unterträgerfrequenzen. Die Amplitudenmodulation von Daten wird während der Übertragung vom Lesegerät zur Karte und die Manchester-Codierung während der Übertragung von der Karte zum Lesegerät durchgeführt. Auf einem Mikrochip CRX 14 Es gibt einen On-Chip-Funkkommunikationsmechanismus mit ISO 14443 Typ B-Protokoll und Modulation (Funkschnittstelle). Es verfügt über die patentierte Anti-Klon-Funktion von France Telecom. Bietet seriellen Zugriff auf die Basis bei 400 kHz über einen seriellen Zweidrahtbus I ? C mit Single-Bus-Konnektivität zu acht CRX 14. Verfügt über einen 32-Byte-Puffer für Eingabe- und Ausgabepakete und einen integrierten CRC-Rechner. Hergestellt im Koffer S 016 Narrow (komprimiert). ST ist eines der wenigen Unternehmen, das nichtflüchtige RAM-Chips entwickelt und herstellt (NVRAM). Die Lösung von ST, um die Sicherheit der RAM-Daten bei Ausfällen und Verlust der externen Stromversorgung zu gewährleisten, besteht in der Verwendung einer Notstromversorgung (Miniatur-Lithiumbatterie), die sich direkt oben auf dem Chip oder auf der Hauptplatine befindet. Basierend auf RAM-basierten Aufgaben stellt ST vier Arten von NVRAM-Chips her: Supervisors, ZEROPOWER® NVRAM, Serial RTC und TIMEKEEPER® NVRAM. Es gibt zwei Klassen von Supervisoren: Mikroprozessor-Supervisoren (Mikroprozessor Supervisor) und nichtflüchtige ROM-Überwacher (NVRAM Supervisor), auch eine Kombination beider Klassen ist möglich. Die Hauptfunktionen des Mikroprozessor-Supervisors (µ P) sind Spannungsüberwachung und Watchdog-Funktion. Die meisten Mikroprozessor-Supervisors verfügen über diese Funktionen. In kombinierten Mikroschaltungen ist auch die Integration anderer Funktionen möglich. Die Hauptfunktionen des NVRAM-Supervisors sind Spannungsüberwachung mit Batterieumschaltung und Schreibschutz. Der Spannungswächter schützt den Mikroprozessor (und das System), indem er die Stromversorgungsspannung überwacht und ein Signal erzeugt ZURÜCKSETZEN (ZURÜCKSETZEN) für den Übergang des Mikroprozessors in den Ausgangszustand bei einem unzulässig niedrigen Wert der Versorgungsspannung. Diese Option wird aufgerufen Sneaker Stromspannung Entdecken (LVD) - "Unterspannungserkennung". Beim Einschalten gibt der Spannungswächter ebenfalls ein RESET-Signal aus, bis sich die Versorgungsspannung stabilisiert hat. Diese Option wird aufgerufen Leistung - on Zurücksetzen (por) - "Beim Einschalten zurücksetzen". Ein eingebauter Notbatterie-Schaltkreis überwacht die Spannung der externen Stromversorgung. Wenn eine bestimmte Schaltschwelle unterschritten wird, erfolgt eine Umschaltung auf Batteriebetrieb, wodurch der statische Low-Power-RAM (LPSRAM) kontinuierlich mit Spannung versorgt wird, um Daten darin zu speichern. Eine integrierte Schreibschutzschaltung überwacht die Spannung des externen Netzteils und schließt den Zugriff auf das LPSRAM, wenn sie einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet. Um nichtflüchtigen RAM zu erhalten, lösen Entwickler manchmal das Problem, diese zu erstellen, anstatt verfügbare Module zu verwenden. Standard-Low-Power-RAM (SRAM) kann durch Hinzufügen einer Batterie, einer Schreibschutzschaltung und einer Batterieschaltschaltung in NVRAM umgewandelt werden. ST verfügt über mehrere Geräte, die alle diese Funktionen integrieren. Darüber hinaus sind Batterie und Kristall in einem SNAPHAT®-Gehäuse integriert, was die Entwicklung einer NVRAM-Lösung vereinfacht. Da die Echtzeituhr einen Batterieschalter und eine Schreibschutzschaltung benötigt, um die Echtzeituhr mit Strom zu versorgen, ist es naheliegend, die Echtzeituhr im NVRAM-Supervisor zu haben. ST hat drei Chips, die diese Kombination haben – das sind Chips M41ST85, M48T201 и M48T212 . Alle drei dieser Geräte enthalten auch Mikroprozessor-Überwachungsfunktionen: POR, LVD und Watchdog. NVRAM-Supervisoren mit einer Echtzeituhr heißen „TIMEKEEPER® Supervisor. Eine der neuesten ST-Entwicklungen ist ein Chip M41ST87 im kassentauglichen Gehäuse SOX28. Dieser Supervisor ist speziell für Anwendungen konzipiert, die ein hohes Maß an Datenschutz und Sicherheit erfordern. Mikroschaltungen M41ST87 kombiniert mit Manipulationserkennungs- und Löschsystemen innerhalb des Supervisors, um entfernte Geräte wie POS- und Kreditkartenterminals zu sichern. Sie integrieren den NVRAM-Supervisor, die serielle Echtzeituhr und den Mikroprozessor-Supervisor in einem neuen 28-Pin-ST-SOIC-Gehäuse (SOX28). Neben dem Quarz enthält das SOX28-Gehäuse auch Quarz mit 32 kHz, wodurch das Profil und die Größe der Kontaktfläche der Mikroschaltung reduziert wurden. Der M3ST5 ist in 41-V- und 87-V-Versionen erhältlich, integriert viele verschiedene Funktionen und nutzt seine Notstromversorgung über eine externe Batterie oder ist normalerweise in Systemen zu finden, was ebenfalls Kosten spart. Die Einbruchserkennungsschaltung hat zwei unabhängige Eingänge, von denen jeder für mehrere verschiedene Verbindungsschemata konfiguriert werden kann. Bei Erkennung des Manipulationsphänomens umfassen die Benutzeroptionen das Löschen der internen 128 Bytes des RAM, das Senden eines Interrupts an den Systemmikroprozessor und einen dedizierten Signalstift zum Löschen des externen RAM. Diese Merkmale verhindern, dass ein Eindringling auf vertrauliche Daten (z. B. das Passwort eines Benutzers) zugreift, die in einem RAM enthalten sind, und unterbrechen den Systemprozessor, um über eine Sicherheitsverletzung informiert zu werden. Diese Funktionen werden auch bereitgestellt, wenn die M41ST87-Chips im batteriegepufferten Modus betrieben werden. Weitere Sicherheitsoptionen umfassen die Erkennung von Uhrfehlern und die automatische Zeitstempelung, wenn eine Manipulation erkannt wird. Darüber hinaus bietet der M41ST87 dem Benutzer eine eindeutige 64-Bit-Seriennummer. Auch das Chipgehäuse M41ST87 mit eingebettetem Quarz trägt zur Sicherheit bei. Neben der Einsparung von Platz und den mit der Systemwartung verbundenen Kosten ist Quarz vor Zugriff von außen geschützt. Außerdem ist es besser vor den Auswirkungen der natürlichen Umwelt geschützt. Unter Berücksichtigung aller Faktoren kann argumentiert werden, dass eine solche Lösung von ST es Ihnen ermöglicht, die Kosten des Systems als Ganzes zu senken. Chip-NVRAM-Supervisor M41ST87 kann zur Verwaltung von RAM mit geringem Stromverbrauch verwendet werden. Dabei handelt es sich um folgende eingebaute Schaltkreise: einen automatischen Batterieumschaltkreis, einen Zugriffsberechtigungsschaltkreis (Chip – Enable Gate) zum Schutz des RAM vor Schreiben und einen Batteriewächter. Dies ermöglicht dem Benutzer die Erstellung eines NVRAM mit der M41ST87-Backupbatterie zur Stromversorgung des LPSRAM. Der M41ST87 basiert auf einer programmierbaren, batteriebetriebenen Echtzeituhr mit Zählerregistern, die Uhrzeit und Datum mit Auflösungen von Hundertstelsekunden bis zu Hunderten von Jahren verfolgt. Der Zugriff erfolgt über die I 2 C-Schnittstelle mit einer Frequenz von 400 kHz. Der mit Low-Power-CMOS-Technologie gebildete M41ST87-RAM der Echtzeituhrschaltung ist als 256 x 8 Bits mit 21-Byte-Registern organisiert und verfügt über 128 Bytes eigenen NVRAM plus 8 Bytes, die einer eindeutigen Sequenznummer zugeordnet sind. Der Mikroprozessor-Supervisor M41ST87 umfasst zwei unabhängige PFI/PFO-Schaltkreise (Power Failure Pre-Failure) mit einer 1,25-V-Komparatorreferenz, einen Reset-Schaltkreis, der von mehreren Quellen an zwei Eingängen ausgelöst werden kann, und einen Stromausfall-Erkennungsschaltkreis mit Signalausgang. Zurücksetzen . Der Watchdog-Timer kann auch als Reset-Quelle verwendet werden, mit einem programmierbaren Timeout von 62,5 ms bis 128 Sekunden. Darüber hinaus können Manipulationserkennungsschaltkreise als Reset-Quellen konfiguriert werden. Einer oder beide PFI/PFO-Kreise können nicht nur zur Vorwarnung vor einem Stromausfall, sondern auch zur Steuerung der Wiedereinschaltkreise verwendet werden. Somit können mit dem M41ST87 bis zu drei verschiedene Versorgungsspannungen (einschließlich Vcc) überwacht werden. Das flache SOX28-Gehäuse nimmt wenig Platz auf der Platine ein (2,4 x 10,42 mm einschließlich Pins). Chips M41ST87 arbeiten im industriellen Temperaturbereich von -40 o C bis +85 o C. Für Surface-Mount- und High-Density-RAM-Lösungen empfiehlt ST die Verwendung eines separaten Supervisors und mehrerer LPSRAMs. Eine solche Multi-Chip-Lösung benötigt oft weniger Platz auf der Platine als andere Lösungen und ist viel kostengünstiger als Hybrid-DIPs. Benutzer können unterschiedliche Mengen an LPSRAM an den entsprechenden ST NVRAM Supervisor anschließen, wodurch eine Vielzahl von Dichten und Funktionen konfiguriert werden können. Typische Kombinationen sind: - 16 Mbps, 3 V oder 5 V SMT-Lösung mit M40Z300-Supervisor ohne Top-Batterie mit vier M68Z512-Low-Power-RAM; - 1 Mbit oder 4 Mbit, 3 V SMT-Lösung mit M40SZ100W SNAPHAT®-Supervisor und Low-Power-SRAM Typ M68Z128W oder M68Z512W. Chip-Serie ZEROPOWER® erhielt seinen Namen für die Möglichkeit, Daten auch ohne externe Netzstromversorgung zu speichern. Sie bestehen aus zwei Hauptkomponenten: Low-Power-RAM (LPSRAM) und Supervisor-NVRAM (Abbildung 4). Ein typischer LPSRAM verbraucht im reinen Batteriebetrieb normalerweise weniger als ein µA und kann Daten mehrere Jahre lang speichern, wenn er mit einer Miniatur-Lithiumbatterie betrieben wird. Der NVRAM-Supervisor besteht aus zwei Hauptschaltkreisen: einem Batterieschaltkreis und einem Schreibschutzschaltkreis. Der Batterieschaltkreis schaltet die LPSRAM-Stromversorgung von der systemgeregelten Stromversorgung (Vcc) auf Batteriestrom (Vbat) um. Diese Schaltung überwacht Vcc und wenn sie zu sinken beginnt, wird die Stromversorgung des LPSRAM auf die Backup-Batterie umgeschaltet.
Wenn Vcc unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, kann sich der Mikroprozessor unregelmäßig verhalten, und dies kann zu fehlerhaften Schreibvorgängen führen und sogar den Inhalt des RAM löschen. Die Schreibschutzschaltung verhindert, dass der Mikroprozessor auf den LPSRAM zugreift, um diese Situation zu verhindern. Alle Mikroschaltungen ZEROPOWER® NVRAM ST-Unternehmen haben die gleichen Fähigkeiten und es sind keine weiteren externen Schaltkreise erforderlich. Gegenwärtig werden Mikroschaltungen mit NVRAM- und LPSRAM-Supervisoren hergestellt, die auf demselben Chip mit einer Dichte von bis zu 256 kbit und darunter integriert sind. Für höhere Dichten werden immer noch zwei getrennte Mikroschaltkreise verwendet.
Die NVRAM-Chips von ST sind in verschiedenen Gehäusen erhältlich. Das Basis-Surface-Mount-Package (SMT) ist das Paket SNAPHAT® (Abb. 5a). Der Chip im SOH 28-Gehäuse verfügt über eine Standard-SRAM-Pinbelegung und der Akku ist oben mit Klammern befestigt, was einen einfachen Austausch ermöglicht. Gehäusetyp KAPPE (Abb. 5b) hat einen fest eingebauten Akku. Es wird für Durchgangslochanwendungen empfohlen. Für Durchsteckmontagelösungen und hohe RAM-Dichte wird ein Hybrid-DIP-Paket angeboten, bei dem LPSRAM und Supervisor separate Chips sind, die zusammen mit einer Batterie auf einer gemeinsamen Leiterplatte montiert sind (Abb. 15c). Derzeit sind RAM-Dichten von bis zu 16 MB verfügbar. Mit Blick auf die Entwickler ist einer der neuesten ZEROPOWER ® NVRAMs der M 48 Z 32 V-Chip in einem Low-Profile-Gehäuse. Chip M48Z32V verfügt über LPSRAM mit einer Speicherdichte von 32 Kx8 bei 3,3 V. Das flache 44-Pin-SOIC-Gehäuse ragt nur 0.12 Zoll (3,05 mm) über die Leiterplatte hinaus, was Benutzern mehr Flexibilität beim Platinenlayout bietet und Platzprobleme für Designer in der Höhe beseitigt . Mikroschaltung M48Z32V verfügt über einen eingebauten Batterie-Backup-Schalter und Schreibschutzschaltungen für den Fall eines Stromausfalls, kombiniert mit 256 kbit Low-Power-SRAM. Die Zugriffszeit für diese Chips beträgt 35 ns für den M48Z32V-35MT1 und 70 ns für den M48Z32V-70MT1. Der M200Z40V verbraucht nur 48 nA (typ. bei 32 °C) und kann mit einer Kapazität von 18 mAh Daten für eine Batterielebensdauer von zehn Jahren speichern. Dieser Chip ist mit Systemen kompatibel, die bereits Lithiumbatterien auf der Platine enthalten. Kombination eines Low-Profile-Chassis mit Wert M48Z32V ermöglicht den Einsatz als erfolgreiche NVRAM-Lösung in vielen Anwendungen. Durch die Verwendung seiner Kontakte zum Anschluss an eine beliebige Batterieversorgung kann der M48Z32V-Chip als gewöhnlicher asynchroner statischer RAM für jeden Mikroprozessor oder Mikrocontroller verwendet werden. Das M48Z32V wird in einem SO44-Gehäuse hergestellt, das dem SOH44 SNAPHAT®-Typ-ST-Gehäuse ähnelt, jedoch ohne die obere Batterie. Es wird mit 3,3 V (±10 %) versorgt und arbeitet im kommerziellen Temperaturbereich (0 bis 70 °C).
Mikrochips TIMEKEEPER® NVRAM basieren auf der Verwendung der NVRAM ST Core-Technologie. Da ZEROPOWER ® NVRAM-Chips batteriebetrieben sind, erweitert das Hinzufügen einer Echtzeituhr die Fähigkeiten und Anwendungen von NVRAM-Chips erheblich. Ihren Namen TIMEKEEPER® Solche Mikroschaltkreise wurden gerade wegen des Vorhandenseins einer Echtzeituhr mit Kalender erhalten, die dem System die genaue Uhrzeit, den Tag und das Datum auch ohne externe Systemstromversorgung mitteilt (Abb. 6). TIMEKEEPER ® NVRAM-Chips basieren auf ZEROPOWER ® NVRAM, dem eine Echtzeit-Uhr/Kalenderschaltung hinzugefügt wurde, einschließlich eines 32-kHz-Quarzoszillators. Der zum Speichern von Daten im LPSRAM verwendete Notstromschaltkreis wird auch für RTC verwendet. In ähnlicher Weise wird im Interesse des RTC-Schreibschutzes das NVRAM-Schreibschutzschema angewendet. Der RTC-Generator ist leistungsoptimiert und sein Verbrauch übersteigt 40 nA nicht. Das Funktionsprinzip der Echtzeituhr besteht in der Verwendung eines 32-kHz-Oszillators, gefolgt von einer Frequenzteilung durch mehrere Zähler. Der erste Zähler teilt die Oszillatorfrequenz durch 32,768 und erzeugt an seinem Ausgang ein Signal mit einer Frequenz von einem Hertz. Der nächste Zähler zählt die Sekunden und sendet einmal pro Minute ein Signal an den Minutenzähler. Nachfolgende aufeinanderfolgende Zähler teilen die Frequenz weiter herunter, bis ein Impuls pro Jahrhundert ausgegeben wird. Zusätzliche Logik wird verwendet, um die Anzahl der Tage in jedem Monat zu verwalten und Schaltjahre zu berücksichtigen. Die Daten an den Ausgängen der Zähler entsprechen der aktuellen Uhrzeit und dem Datum. Diese Parameter werden an den verteilten NVRAM-Speicherbereich übertragen und erscheinen als gewöhnliche Adressen von RAM-Zellen. Benutzer lesen/schreiben Zeit und Datum, indem sie diese Adressen im NVRAM-Bereich lesen/schreiben. Puffer bieten "nahtloses" Lesen/Schreiben von RTC-Daten. Beim Lesen der RTC wird ein Frame erfasster Daten über den aktuellen Echtzeitzustand in Puffern gespeichert, aus denen die Daten vom Mikroprozessor gelesen werden. Das Vorhandensein eines Datenrahmens garantiert die zeitliche Unveränderlichkeit während des nächsten Lesezyklus durch den Mikroprozessor. In ähnlicher Weise halten die Puffer während eines Schreibzyklus vom Mikroprozessor kommende Daten und warten auf das Ende des Tag-Datum-Zeit-Informationsschreibzyklus, um gleichzeitig die ankommenden Daten zu den Stundenzählern zu übertragen. Die RTC-Register werden auf LPSRAM abgebildet. Dafür werden 8 bis 16 Byte LPSRAM verwendet. Tag, Datum und Uhrzeit werden als gewöhnliche RAM-Adressen gelesen und geschrieben. TIMEKEEPER ® NVRAM-Chips enthalten ZEROPOWER ® NVRAM und behalten alle ihre Hauptmerkmale bei, einschließlich des Fehlens zusätzlicher externer Schaltkreise. Bei Speicherdichten von bis zu 256 kbps sind die Echtzeituhr und der NVRAM-Überwacher auf demselben Die wie LPSRAM integriert. Für höhere Speicherdichten wird ein separater LPSRAM-Chip verwendet. Abhängig von der Ausführungstechnologie können die Komponenten, aus denen der Chip besteht, in einem einzigen "Hybrid"-Gehäuse oder auf demselben Substrat in einem separaten IC-Gehäuse (die aufkommende Technologie des TIMEKEEPER ® -Gehäuses) platziert werden. Wie TIMEKEEPER ® NVRAM-Chips, serielle Echtzeituhren (Seriell Echtzeituhr) Verfolgen Sie die aktuelle Echtzeit auch ohne externe Systemstromversorgung. Anstelle der standardmäßigen asynchronen parallelen SRAM-Schnittstelle verwenden serielle RTCs einen seriellen Bus. ST-Geräte sind in zwei Versionen der seriellen Schnittstelle nach Industriestandard erhältlich: I ? C und SPI. Diese Chips basieren auf TIMEKEEPER ® NVRAM, indem die Größe des NVRAM auf wenige Bytes reduziert und die Schnittstelle auf einen der oben aufgeführten Standards geändert wird. Die meisten Geräte Seriell RTC enthalten einen Batterieschalter, Schreibschutzschaltungen und viele andere moderne Mikroprozessor-Überwachungsfunktionen, wie z. B. Power-Reset und Watchdog-Timer (Abb. 7). Für Anwendungen, die keine Redundanz oder nur kurzzeitige Redundanz mit einem Kondensator benötigen, bietet ST einfachere und billigere serielle RTC-Geräte, wie z M 41 T 0 и M 41 T 80 .
Die voll ausgestatteten seriellen Echtzeituhr-ICs von ST verfügen über viele Mikroprozessor-Überwachungsfunktionen. Zum Beispiel, M 41 T81- Dies ist eine serielle RTC mit I-Schnittstelle2C 400 kHz, Alarm, programmierbarer Watchdog, programmierbarer Rechteckoszillator, im SO 8- oder SOX28 SOIC-Gehäuse (mit eingebautem Quarz). Chip M 41 T 94 ist das erste Serial RTC ST-Gerät mit SPI-Schnittstelle. Es verfügt über integrierte P O R / LVD-Schaltungen, programmierbaren Watchdog, Alarm und die Möglichkeit, eine Reset-Taste anzuschließen. Der Chip ist in SNAPHAT®-Gehäusen SO 16 und SOH 28 erhältlich. Serieller RTC-Chip M 41 ST 84 mit ich schnittstelle2C 400 kHz zeichnet sich durch die erweiterten Fähigkeiten des Mikroprozessor-Supervisors aus. Zusätzlich zu P O R / LVD, programmierbaren Watchdog- und Alarmfunktionen bietet es eine Power Failure Early Warning (PFI / PFO)-Funktion und einen Eingangs-Reset. Hergestellt im SO 16-Gehäuse. Moderne ST-NVRAM-Chips haben einen solchen Integrationsgrad erreicht, dass einige von ihnen (M41ST85, M41ST87 и M41ST95) können sowohl als serieller RTC- als auch als TIMEKEEPER®-Supervisor klassifiziert werden. Der erreichte Integrationsgrad ermöglicht es nun, Quarz direkt in einem monolithischen Mikroschaltkreisgehäuse neben dem Kristall zu platzieren und ihn nicht zur oberen Batterie zu bringen. Ein Beispiel für eine solche Lösung, die die Zuverlässigkeit und Sicherheit verbessert, ist eine Mikroschaltung М41ST85МХ6 . Zusammen mit hochintegrierten SERIAL RTC-Chips produziert ST Geräte, die das Minimum enthalten, das für eine kontinuierliche Ausgabe an das Echtzeitsystem erforderlich ist. Mikrochips sind solche Geräte. M 41 T 0 и M 41 T80. Sie enthalten einen kompletten Satz Zeitzähler und berücksichtigen die Besonderheiten von Schaltjahren. Zu den weiteren Funktionen dieser Geräte gehören ein programmierbarer Alarm mit Interrupt-Handhabung, ein programmierbarer Rechteckwellenausgang und ein separater 32-kHz-Ausgang, der als Referenzeingang für Taktgeneratoren auf anderen ICs verwendet werden kann. Mit diesen Fähigkeiten decken diese Chips die Anforderungen von Anwendungen in einem großen Teil des Verbrauchermarktes ab. Die ICs M41T0 und M41T80 verfügen über eine serielle Schnittstelle I nach Industriestandard2C 400 kHz und arbeiten im industriellen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C. Beide Geräte sind in oberflächenmontierten Gehäusen gefertigt und werden mit einer Stromversorgung mit einer Spannung von 2 V bis 5,5 V bei geringem Stromverbrauch betrieben. Beispielsweise verbraucht der M41T0 im Standby-Modus nur 900 nA und im aktiven Modus 35 µA (bei einer typischen 3,0-V-Versorgung). Der M41T80 verbraucht im Standby-Modus (bei einer typischen 1,5-V-Versorgung) 3,0 µA und im aktiven Modus (bei einer maximalen Versorgungsspannung von 30 V) nur 3,0 µA. Zusätzlich zur grundlegenden Timing-Aufgabe verfügt der M41T0 über eine Oszillator-Stoppbit-Option, um eine Taktdrift aufgrund eines Abfalls der Versorgungsspannung zu erkennen. Die Timing-Funktionen des M41T80 werden durch einen programmierbaren Alarm-Interrupt mit Wiederholungsmodi, einen dedizierten 32-kHz-Ausgang und einen programmierbaren 1-Hz- bis 32-kHz-Rechteckwellenausgang erweitert. Der dedizierte 32-kHz-Frequenzausgang kann zum Ansteuern von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern mit einer phasenstarren Taktschaltung verwendet werden, die 32 kHz als Referenz benötigt. Darüber hinaus kann derselbe Pin zur Taktsynchronisierung von Mikroschaltungen verwendet werden, wenn diese im Energiesparmodus arbeiten. Der 32-kHz-Ausgang ist für den Dauerbetrieb ausgelegt, kann jedoch durch die Benutzersoftware deaktiviert werden. Die Alarmfunktion des M41T80-Chips verfügt über einen Alarmwiederholungsmodus von einmal im Jahr bis einmal pro Sekunde. Mit der Rechteckwellen-Programmierfunktion können Sie die Frequenz von 1 Hz bis 32 kHz mit einem Multiplikator von 2 programmieren.
Der M41T80-Chip wird einfach an den I-Bus angeschlossen2C 400 kHz mit fast allen Mikroprozessoren und Mikrocontrollern (Abb. 8) und durch das Hinzufügen einer externen Diode und eines Kondensators kann es den Mikrocontroller immer bei einem kurzzeitigen Stromausfall unterstützen. Seit Reifen I2C arbeitet mit Open Drain, dann gibt es kein Problem bei der Spannungsanpassung zwischen dem Mikroprozessor und dem M41T80, und es reicht aus, eine Diode zur Spannungsentkopplung zu verwenden. Bei Verwendung eines 1-F-Kondensators und einer Vcc-Versorgungsspannung von 3,3 V beträgt die erwartete Überbrückungszeit ungefähr 10 Tage. Die M41T80-ICs sind in einem kleinen SO8-Gehäuse erhältlich. Auch im TSSOP8-Paket erhältlich. Das einfachste Gerät aus der Chipserie SERIAL RTC ST ist ein Chip M 41 T0, entwickelt auf Basis von M41T00, M41T0. Dieses Gerät hat keine Batterieweiche und keine Softwareuhrkalibrierung, aber eine Generatorausfallerkennungsfunktion und eine I-Schnittstelle2C ab 400 kHz. Mikroschaltung M41T0 Bei Verwendung eines externen 1-F-Kondensators bei 3,3 V kann er bis zu zwei Wochen lang Notstrom liefern. Die obere Batterie für ST-NVRAM-Chips wird separat geliefert und muss bei der Bestellung dieser Schaltungen berücksichtigt werden. NVRAM-Speicherchips werden auch von anderen Unternehmen hergestellt, viele von ihnen verfügen jedoch nicht über die gleichen Eigenschaften wie ST-Komponenten. NVRAM-Chips von STMicroelectronics zeichnen sich vor allem durch eine höhere Integration, das Vorhandensein eines eingebauten Batterieschalters und die Möglichkeit zur programmgesteuerten Kalibrierung der Uhr aus, wofür Software verwendet wird (verfügbar auf der ST-Website). Veröffentlichung: cxem.net
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