应用笔记 3886

DS32X35带有铁电随机存取存储器的高精度实时时钟(RTC + FRAM)所具备的优势


摘要 : 该应用笔记介绍了DS32X35系列产品。这些器件为带有铁电随机存取存储器(RTC + FRAM)的高精度实时时钟,无需外接电池即可保持存储器内容。

概述

随着DS32X35系列产品的发布,Maxim能够提供无需电池的非易失存储器。这些器件采用了铁电随机存取存储器(FRAM)技术,FRAM是非易失存储器,其读/写操作与RAM类似。该系列器件能够可靠地将数据保持10年之久,与EEPROM和其它非易失存储器不同的是:它不需要考虑系统的复杂性、过度开销以及可靠性问题。从1992年出现第一块FRAM至今,这项技术已经趋于成熟

非易失存储器

目前的非易失存储技术主要有三种:电池备份的SRAM、EEPROM和闪存。在非易失存储速度方面,FRAM类似于传统的SRAM;FRAM的操作类似于串行EEPROM,主要区别在于它具有更好的写操作特性和耐用性。能够以I²C接口的速度对存储器进行读或写操作。在写操作过程中,无需轮询器件确认就绪条件。

表1给出了非易失存储技术的评定,评定等级1 (最好)至4 (最差)。

表1. 非易失存储器的技术评定
Features Battery-Backed SRAM EEPROM Flash FRAM
Read Speed 1 4 2 1
Write Speed 1 4 4 1
Power Consumption 3 4 4 1
Memory Density 2 4 1 4
Ease of Use 2 3 4 1
Endurance 1 3 4 1

FRAM相对于EEPROM的优势

相对于同等容量的EEPROM,FRAM具有很多优势。第一个优势是FRAM能够以总线速度执行写操作,且数据开始传输后没有任何写延时。另外,FRAM没有采用页面写操作方式,用户可以简便地连续写入数据。数据传输时没有尺寸限制,没有延时。必要时,系统可以采用突发模式对整个存储器阵列进行写操作。

第二个优势是写操作耐久性,写次数高达100亿次。多数EEPROM只写次数只能达到100万次。实际上可认为FRAM没有写次数的限制,非常适合数据采集应用。

第三个优势是微功耗,有助于节省电能。FRAM采用铁电存储机制,可通过本地VCC支持写操作,EEPROM则需要一个电荷泵或升压电路。由此可见,FRAM的电流消耗远远低于类似配置的EEPROM。

DS32X35带有FRAM的高精度RTC

DS32X35是一款温补时钟/日历芯片,单个封装内集成了32.768kHz晶体和非易失存储器。 非易失存储器采用两种配置: 2048 x 8位或8192 x 8位。器件采用20引脚、300mil SO封装。DS32X35包括一个FRAM区,无需电池备份即可保持存储器的内容。此外,该系列器件可无限次地进行读、写操作。在产品有效使用期内,允许进行无限次的存储器访问,并且不存在磨损。

该系列器件的其它特性包括:两个定时闹钟、可以选择的中断或可编程方波输出、一路经过校准的32.768kHz方波输出。复位输入/输出引脚提供上电复位功能,另外,复位引脚还可以作为按键控制输入由外部产生复位。RTC和FRAM通过I²C串口访问。

地址要求

串行FRAM存储器提供2048 x 8位或8192 x 8位存储器阵列,通过I²C接口访问。由于阵列配置不同,不同版本DS32X35的I²C寻址技术也有差异。表2详细说明了不同版本DS32X35的寻址要求。

表2. 存储器从地址
Part Memory (kB) Slave Address Address Cycle 1 Address Cycle 2
DS32B35 2 1010 A10A9A8R A7A6A5A4 A3A2A1A0 N/A
DS32C35 8 1010 000R XXXA12 A11A10A9A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0

R = 读写选择位;X = 无关;AN = 第N位地址

结论

新型DS32X35系列产品具有精确的计时功能,将四个分离器件集成到单一芯片。图1给出了集成RTC、非易失存储器、系统复位和32.768kHz晶体的DS32X35内部框图。

图1. DS32X35的高集成度优势
图1. DS32X35的高集成度优势