Ramtron_FRAM_介绍.ppt

Ramtron FRAM产品应用,Steve 2007,Company Overview,Ramtron Headquarters Colorado Springs, CO,Business: Specialty Semiconductors Products: Ferroelectric-enabled analog and mixed signal ICs and nonvolatile memory Employees: 105 Ticker: RMTR(1992), Nasdaq NMS Revenues: FY2007 $43M,Ramtron公司 成立于1984年，总部设在美国科罗拉多州的Colorado Springs市 并于1992年在美国那斯达克上市(RMTR)。 Ramtron是当今领先的铁电内存技术专利和量产化的FRAM产品供货商(1998年),To expedite the commercialization of FRAM products and technologies, Ramtron has foundry and/or licensing agreements with top memory producers.,Nasdaq: RMTR,FRAM授权专利权的厂商,经Ramtron公司授权FRAM 开发专利权的厂商及制造伙伴,FRAM(铁电记忆体), 您制胜的伙伴,铁电记忆体(FRAM)的工作原理,铅,锆,钛 晶体 (Lead, Zirconium, Titanium),FRAM与EEPROM的比较,Serial SPI FRAM vs EEPROM,EEPROM vs FRAM Write Operation,No Write Delays,CLOCK RATE,FRAM I2C Write Speed,CLOCK RATE,It should be clear that speed is not measured by clock rate alone,Write Speed Advantage with SPI,Even on a fast power down, the FRAM can write over 50,000 times before the VDD moves 0.23V,Power Supply Changes,终极存储器 - 铁电存储(FRAM),Serial (I2C Bus) FRAM,Serial (SPI Bus) FRAM,Parallel FRAM,FM1608/FM18(L)08使用的注意事项,SRAM读写时序,FM18(L)08读写时序,ALE信号的解决方案,总线频率低于120ns的解决方式,FM1608/FM18(L)08与51标准连接图,FM20L08/FM22L16最可靠的存储器,FM20L08/FM22L16最可靠的存储器,FM20L08/FM22L16软件保护,FM31xx Block Diagram,FM33xx Block Diagram,FM32xx Block Diagram,FM3130 Block Diagram,64Kb FRAM Array,2-Wire Interface,RTC,VSW,- +,RTC Registers,Special Function Registers,X1,X2,LockOut,Switched Power,RTC Cal.,Battery Backed,Nonvolatile,ACS,Alarm,512 Hz/SQW,Alarm,SCL SDA,VDD VBAK,12pF Crystal,Alarm Cal Sq Wave Out,+3.3V,2-wire I/F to MCU,3V coin cell or supercap,FM3135 Block Diagram,FM4005 Block Diagram,多功能系列,State Saver,FRAM的特点:,多: 擦写次数高达1亿亿次 快: 没有写等待,随即访问 好: 抗干扰性能好 省: 静态功耗少于1uA 优: 特性优良,读写无限性 全: FM31XX功能全,取代SRAM+电池+EEPROM,所面临的隐患:,误码率的解决方案,取代SRAM+电池+EEPROM,取代NVRAM,Flash 的碎片存储,Flah: 页写和页擦 需要V0和I0,可以用串行的FRAM,提高抗干扰的能力,高可靠的配置存储,FRAM中国应用领域 电表,1) 由于EEPROM 的擦写次数为100万次,2)1度电定为3600个脉冲,解决办法:只能将脉冲暂存MCU的SRAM中,等脉冲记录到一定的值(比如1度)或者到了一 定的时间(比如1小时)再把数据写入EEPROM,存在隐患: 1)在停电后,必需有足够长的电压维持EEPROM 写的时间 设计者的一般思路是利 用滤波电路的大电容,由于电容内部是电解液,随着时间的推移,电容的容量将变小 ,因此为了使电表能使用15年,必须增大滤波的电容的容量和提前检测到掉电 . 2)当数据写入缓冲区后,EEPROM自动把数据写入EEPROM的具体地址,其过程需要10MS,由于EEPROM 内部写入时间长,所以容易受到干扰,EEPROM一旦受到干扰,写入的数据容易出错,此时出错,MCU没有办法知道,FRAM是靠材料特性来保存数据,这种材料并非磁性材料,所以从原理上磁场对数据是没有影响,在实际中,电场对数据也没有影响,所以他的抗干扰性能极其强,适合在非常复杂的环境中记录一些重要的数据,由于他的擦写次数多,所以可以记录每一个数据脉冲.,AD7755,MCU RAM,特殊电容,EEROM,电压检测,RTC,WDT,AD7755,MCU RAM,特殊电容,FRAM,电压检测,RTC,WDT,FRAM中国应用领域 衡器,1)EEPROM:存储传感器的修正参数和配置数据, 2)报表数据存储到SRAM+电池+DS1210中, 3)系统需RTC,为报表提供时间 4)电源管理提供系统正常工作,1)32K的FRAM存储系统报表和传感器修正参数. 2)提供+5秒/年RTC. 3)可编程上下电复位,可以调整时间的硬狗. 4)提供低压报警 5)电池和电源自动切换.,FM31256= RTC + 813 + 32K BBRAM,压力传感,电源监控,显示键盘,SRAM,打印输出,电池,MCU,接口通讯,DS1210,RTC,压力传感,电源监控,显示键盘,SRAM,打印输出,电池,MCU,接口通讯,DS1210,FM31256,FRAM中国应用领域 流量计,EEPROM：存储流量数据和历史记录数据 RTC： 提供流量数据的时间 电源管理：保证系统能正常工作,8KFRAM：存储流量数据和历史记录数据 RTC： 提供流量数据的时间 电源管理：保证系统能正常工作,FM3164 = RTC + 813 + 8k BBRAM,485通讯,MCU,LCD显示,A/D检测,EEPROM,RTC,FM3164,双Uart口,D/A输出,FRAM中国应用领域 - 计量(Measure),FRAM中国应用领域 -汽车行驶记录仪,汽车行驶记录仪中的数据应该包括二个部分， 一部分为汽车实时数据(存放汽车发生事故前后的数据)， 另一部分为汽车历史数据(存放汽车和司机的行驶状况)。,国标要求最大0.2 秒采集一次数据,以20 秒为一个存储单位, 实 时数据需要存储10 次20 秒的数据,也就是说在实时数据需要存 储200 秒的数据,由于EEPROM 和FLASH 的擦写次数的限制,检测的数据量不能实时写入 其中,只能存储在SRAM中,当到一定的时间或检测到掉电后在把数据写入 EEPROM和FLASH中,EEPROM,存储实时数据,Flash 存储历史数据.此 案的特点:价格可能比较便宜,但是性能很不可靠,发生事故时可能整个系 统都没有电,当系统检测到掉电时,再把SRAM 的数据写入EEPROM 和 FLASH 中,已经没有时间,传感输入,MCU,电池,显示,RTC,数据输出,SRAM,FLASH,电源监控,传感输入,MCU,电池,显示,RTC,数据输出,SRAM,FLASH,FM31256,FM31256 = RTC + 813 + BBRAM,FRAM中国应用领域 -汽车DVD,当我们看DVD或听MP3时,DVD和MP3控制器自动把DVD或MP3的运行时间轨迹记录到存储器内,(目前国外是每3秒记录一次), 当目的地到达或有事情要做,我们会关掉汽车发动机,这时候,我们切断了DVD和MP3播放器的电源,但是,DVD或MP3的播放位置已经存储到存储器内,当我们再回到车上,开启发动机,DVD或MP3重新得电,DVD或MP3将自动从存储器所存储的位置开始播放.,蓄电池,EEPROM,视服DC,RTC,驱动DC,其他DC,MCU,蓄电池,FM24L04,视服DC,RTC,驱动DC,其他DC,MCU,FRAM中国应用领域 -安全汽囊,工作原理： 系统时时刻刻在检测加速度，并且定时把不同时间的加速度记录在EEPROM中，当系统检测到负加速度大于安全范畴时，系统点燃固体燃料，使之发生爆炸，气囊迅速充气。并把最后的加速度数值存储到EEPROM中。 该方案存在的隐患 由于加速度的检测是毫秒级的，而EEPROM的写需要10MS的等待，所以系统不能实时把数据存储器到EEPROM，因此，只能定时存储或在汽车停下来后在存储数据，因此不能解决当汽车发生碰撞，把电池碰飞时，数据不能存储到存储器中，因此在监测的可靠性和完整性存在一定的隐患。,加速度 检测,EEPROM,汽囊控制器,RTC,其他控制,电源管理,MCU,加速度 检测,FM25L16,汽囊控制器,RTC,其他控制,电源管理,MCU,加速度 检测,FM3316,汽囊控制器,RTC,其他控制,电源管理,MCU,FM3316 = RTC + 813 + FM25L16,FRAM中国应用领域 Car Electron,FRAM中国应用领域 电力监控,MCU检测到电网的状态,实时记录到存储器中(比如:电量,无功率补 偿,能源管理等),同时为了判断电机事故是电网原因造成还是电机本 身问题还是人为的操作适当,在系统内记录开机的状态和停电前的 128个波形数据.,由于EEPROM的特点,擦写次数少,所以需要存储的数据电量,无功率 补偿,能源管理车128个波形数据不能实时写入存储,只能在一定的 时间内写入存储器或在停电前把数据写入,由于EEPROM的限制,导 致系统存储的数据很不可靠.为了解决EEPROM的次数问题,需要增 加很多外围电路,电压输入,MCU,电压维持,电源监控,RTC,电流输入,EEPROM,电压输入,MCU,电压维持,FM31256,RTC,电流输入,EEPROM,FM31256 = RTC + 813 + FM24C256,FRAM中国应用领域 电源监控,EEPROM：存储配置参数和系统监控数据。 RTC：为监控数据提供时间 电源管理：保证系统工作正常。 使用EEPROM出现的问题和解决方案： EEPROM存在Data Lose的问题，所以客户配置数据存储需要存储三份， 三中取二。配置数据在4K字节，因此，需要12K字节的空间存储系统的配置。 EEPROM的擦写次数不够，采用循环擦写的方式解决EEPROM存储次数不够的问题，,FM31256= RTC + 813 + 32K BBRAM,网卡,AT24C256,USB接口,RTC,系统插槽,电源管理,MCU,网卡,FM31256,USB接口,RTC,系统插槽,电源管理,MCU,FRAM中国应用领域 Electric Power,FRAM中国应用领域 高速球,图象传感：图象的摄制和存储， X电机控制：摄像头水平左右移动控制器 Y电机控制：摄像头水平前后移动控制器 Z电机控制：摄像头垂直上下移动控制器 电源监控：保证系统能正常工作 SRAM+电池+DS1210：存储巡迹学习，自动记忆手动过 程； 4条默认轨迹巡航；256个预置位； 8组花样巡航，每 组可巡视16个预置点，重要看守位的设置,FM33256=RTC + 813 + 32K BBRAM,FRAM中国应用领域 读卡器,MCU收到正确ID号后, 从RTC读出时间,从EEPROM读出相应的 配置数据,经过MCU处理后,把数据存储到NVRAM中, PC机通过串口,发出数据传送命令,MCU收到后,把存储的数据通过 串口,把数据发送主机.,FM31256 = RTC + 813 + 32K BBRAM,数据输入,MCU,NVRAM,串口,RTC,FM31256,电源监控,FRAM中国应用领域 Safe,FRAM中国应用领域 工业PLC,输出： 将运算结果输出给外部 存储器： 记忆用户程序和数据 处理器（CPU）： 执行用户程序，读取输入信息，经运算后输出 电源： 向各部分提供电源 编程设备： 用于编程及监控 人机接口：显示器和键盘,FM3104 =RTC +813 + 4K EEPROM,FM20L08: 1)铁电材料; 2)低压保护; 3)软件保护,FRAM中国应用领域 工业仪表,检测输入：温度，压力，流量，亮度， EEPROM：存储各类检测到的数据和检测的时间 RF发射：通过485或RF把检测到的数据送到监视器 电源管理：保证系统能正常工作,FM3104 = RTC + 813 +FM24C04,检测输入,EEPROM,RF发射输出,RTC,键盘和显示,电源管理,MCU,FRAM中国应用领域 Industry Control,FRAM中国应用领域 -服务器监控,由于机房是无人监控,为了清楚知道机机房的工作状况,所以必 须把机房的所有参数检测,并且存储或传输到服务器系统中,如 果传输系统不能正常工作,数据必须存储到机器本身的系统中 方便维修人员故障查处和判断, 系统需要检测的主要数据: 环境数据,包括温度,湿度,电力状况 系统模块功能检测数据(某快功能曾什么时候不正常) 门禁数据(什么时候什么人进了机房) 根据存储数据功能,所以系统需要配备 EEPROM存储配置数据 SRAM,存储现场数据 RTC,记录人员进出和故障发生的时间 系统是无人监控,所以对MCU的工作要求很严格,因此少不了 电源监控,FM31256 = RTC + 813 + 23K BBRAM,温度监测,MCU,湿度监测,电流监测,EEPROM,RTC,电源监控,BMC监测,电压监测,温度监测,MCU,湿度监测,电流监测,FM31256,RTC,电源监控,BMC监测,电压监测,FRAM中国应用领域 -电话计费,EEPROM：存储话机的汇率和存储通讯记录 RTC：提供通话的时间计算 SRAM：存储缓冲，汇率数据在开机时从EEPROM中读入 SRAM，通话记录先存储到SRAM中，当检测到挂机信号后，在 把数据写入EEPROM。 LCD显示：方便通话查询和金额显示 电源管理：保证系统能正常工作。,FM31256 = RTC +813 + 32K BBRAM,485通讯,MCU,LCD显示,电源管理,EEPROM,RTC,SRAM,485通讯,MCU,LCD显示,电源管理,FM31256,RTC,SRAM,FRAM中国应用领域 Communication,FRAM中国应用领域 超市税控机,人机界面,MCU,RTC,电池,SRAM,EEPROM,电源监控,FLASH,人机界面,MCU,RTC,电池,SRAM,FM3164,电源监控,FLASH,在传统的数据存储方案中 工程师大都会用FLASH 存储历史数据 用EEPROM 存储设计资料和启动资料 用SRAM 存储系统和运算的变量 掉电后 用电池来保存SRAM 中的数据,从原理分析可知 系统对电源管理IC 的要求很高 因为SRAM的数据保护和EEPROM和FLASH数据的存储都依赖电源管理IC 原因有二 1 系统掉电后SRAM的供电由电池供给为了数据的可靠性 系统在停电时必需把一些重要数据写入EEPROM和FLASH中 2 为了保证SRAM数据的可靠性和省电 SRAM在停电后要进入省电模式从框图分析 影响数据可靠性的元器件很多 电路比较复杂 虽然这种数据存储方式在很多系统中属于比较成熟的方案 但还是有一些问题 如 电池有寿命问题 SRAM 容易 受到干扰 EEPROM和FLASH 的擦写次数有限,FM3164 = RTC + 813 + 32K BBRAM,FRAM中国应用领域 的士计价器,速度输入,MCU,NVRAM,显示,RTC,EEPROM,电源监控,FM31256= RTC + 813 + 32K BBRAM,MCU检测里程传感器的信号,MCU把数据存储到X24C45,X24C45存储的是最原始的发票数据的依据,该存储器存储的是累计数据,由于该存储的数据在掉电后也必须存储,所以需要一个非易失的存储器,同时因为必须记录每一断里程数据,所以擦写次数多,一般的存储器不能满足其要求,在以往的设计采用XICOR的X24C45.存储器存储的是发票历史数据,方便稽查和报税.附:X24C45的内部结构和工作原理:SRAM+EEPROM,在系统供电正常时,MCU访问的是SRAM,当MCU给其指令或掉电时自动把SRAM中的数据存储到EEPROM中.,由于税控主MCU多才用51系统的MCU,所以FM31XX的所有功能都能使用上,FM31XX的时钟精度可达2.17PPM,外部只需接晶振,所以使用FRAM可以简化电路,提高产品的性能,降低维护成本.,FRAM中国应用领域 金融电子 Finance Electron,FRAM中国应用领域 呼叫器,电话机： 与各病床的病人可以通话 呼叫输入：病人护理呼叫输入 LED输入：把呼叫的床号显示 操作台接口：与操作台控制面的