铁电存储器原理及应用比较

公司的FRAM主要包括两大类：串行FRAM和并行FRAM。其中串行FRAM又分I2C两线方式的FM24××系列和SPI三线方式的FM25xx系列。串行FRAM与传统的24xx、25xx型的E2PROM引脚及时序兼容，可以直接替换，如Microchip、Xicor公司的同型号产品；并行FRAM价格较高但速度快，由于存在“预充”问题，在时序上有所不同，不能和传统的SRAM直接替换。

FRAM产品具有RAM和ROM优点，读写速度快并可以像非易失性存

储器一样使用。因铁电晶体的固有缺点，访问次数是有限的，超出限度，FRAM就不再具有非易失性。Ramtron给出的最大访问次数是100亿次（10 10），但是并不是说在超过这个次数之后，FRAM就会报废，而是它仅仅没有了非易失性，但它仍可像普通RAM一样使用。

（1）FRAM与E2PROM

FRAM可以作为E2PROM的第二种选择。它除了E2PROM的性能外，访问速度要快得多。但是决定使用FRAM之前，必须确定系统中一旦超出对FRAM的100亿次访问之后绝对不会有危险。

图3

    （2）FRAM与SRAM

从速度、价格及使用方便来看，SRAM优于FRAM；但是从整个设计来看，FRAM还有一定的优势。

假设设计中需要大约3KB的SRAM，还要几百个字节用来保存启动代码的E2PROM配置。

非易失性的FRAM可以保存启动程序和配置信息。如果应用中所有存储器的最大访问速度是70ns，那么可以使用1片FRAM完成这个系统，使系统结构更加简单。

（3）FRAM与DRAM

DRAM适用于那些密度和价格比速度更重要的场合。例如DRAM是图形显示存储器的最佳选择，有大量的像素需要存储，而恢复时间并不是很重要。如果不需要下次开机时保存上次内容，使用易失性的DRAM存储器就可以。DRAM的作用与成本是FRAM无法比拟的。事实证明，DRAM不是FRAM所能取代的。

（4）FRAM与Flash

现在最常用的程序存储器是Flash，它使用十分方便而且越来越便宜，程序存储器必须是非易失性的，并且要相对低廉，还要比较容易改写。而使用FRAM会受访问次数的限制。

4 FRAM与单片机接口

下面介绍并行FRAM——FM1808与8051/52—的实际应用。

4.1 预充电信号的产生

在大多数的8051系统中，对存储器的片选信号CE通常允许在多个读写访问操作时保持为低。但这对FM1808不适用，必须在每次访问时CE由硬件产生一个正跳变。标准8051核的一个机器周期包括12个时钟周期，ALE信号在每个机器周期中有效两次，除了对外部数据存储器访问时仅有效一次。8051对外部存储器的读或写操作需要两个机器周期。快速型8051如DS87C520或W77E58的一个机器周期仅需4个时钟周期，而在一些新的，如Philips的8051中，一个机器周期为6个时钟周期，在任何一个机器周期中ALE信号都有效两次。尽管有这些不同，仍可以用ALE信号和地址片选来产生可用作FRAM访问的CE信号。要保证对FM1808的正确访问，必须注意两点：

第一，FRAM的访问时间必须大于70ns；

第二，ALE的高电平宽度必须大于60ns。

对于标准的8051/52，ALE信号的宽度因不同厂家略有不同。一些快速的8051/52系列，如Dallas的DS87C520，Winbond的W77E58则更窄一些。

图4

    根据前面的介绍，要实现对FM1808的正常操作，对于标准8051/52来说，主频不能高于20MHz；而对于高速型的8051/52，主频不应高于23MHz。

4．2 FM1808与8051的接口电路

FM1808与80

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