MCU的伴侶Ramtron的FM31系列產品

                     作者: 曾平貴 (商鼎盛)

Ramtron的Fm31XX產品是Ramtron最有競爭力的產品系列，產品包含4K-256K的鐵電存儲器，精度為+2.17PPM的RTC,低電壓復位,看門狗復位和低電壓檢測,8個可以鎖定的特殊存儲和2個16位的頻率高達10M的計數器.

大家知道,集成度高的芯片,可以簡化電路,降低調試復雜度同時提高可靠性和穩定性,因此集成度高的芯片大受設計者的青睞.Ramtron正是從這角度考慮,為設計者高性能,高集成度.使用方便,調試方便的FM31XX的產品.

如果一個系統中有用電源管理芯片,RTC和EEPROM,就可以用FM31XX的一棵取代三棵.目前市場上的工業級的電源管理 (包括低電壓復位,看門狗復位和低電壓檢測) 芯片的價格在1usd左右,工業級的RTC的價格在Iusd,EEPROM的價格在0.1-1usd之間(容量不同,價格就不同),所以整個系統就需要2.1usd到3Usd等.而Ramtron的FM31XX的價格幾乎在2Usd左右,所以FM31XX的產品在價格上極其具備競爭優勢.

FM31XX的內部結構框圖:

我們知道,集成度高的芯片比分立器件組裝起來的性能可靠性要高,但是FM31XX的使用方便和穩定性可靠性不只是把三種功能的芯片集成在一起,而是有更多人性化的,更方便工程師開發使用.
1)    FRAM存儲器使用更方便


普通的非易失性存儲器有EEPROM,FLASH和SRAM+電池,EEPROM和FLASH的存儲概念基于ROM的概念,連接起來表示”1”斷開表示”0”,所以有0到1或由1到0有類似機械的損壞,因此他們的擦寫辭數受到限制.一般EEPROM只有100萬次,FLASH只有10萬次,SRAM+電池的存儲器方式是一種最古老的存儲方式,該存儲方式雖然是一種成熟的存儲方式,但是工程師需要承受電池抗振蕩性不好和電池用完數據丟失的風險及因電池漏電解液導致PCB腐蝕的危險.

由于FRAM的存儲器原理和方式與其他存儲器完全不同,FM31XX存儲器的讀寫無限次,而且沒有象EEPROM和FLASH存在寫延時.同時沒有SRAM+電池存在電池的各種隱患,因此普遍受到工程師的歡迎,

有于FRAM具有讀寫無限次的特點和無寫等待的特點,同時CLK頻率高達1M的特性,FM31XX內的存儲器可以作為一個串行的換存.

2)    FM31XX的RTC使用更方便,精度有保障

一般的需要接外部晶振的RTC芯片,在OSC腳需要接一個起振電容,主要的功能:1)是起起振作用,2)調節晶振的誤差.其實外部增加2個電容,系統不會增加很多成本,因為現在的電容很便宜,但問題是,要把RTC調準很麻煩,電容大了,時間慢了,電容小了,時間快了.一般的RTC在系統電源斷電后要由電池供電,為了防止系統電池用完,我們一般會使用沖電電路,最簡單的沖電電路需要一個二極管和一個限流電阻.





FM31XX無需外加起振電容,系統已經把電容集成,晶振誤差是通過軟件來校正,系統提供+138PPM的軟件校正(詳情參考FM31XX RTC設計指南),由于少了起振電容,所以時間的精度得以保證.在電池供電腳,系統可以根據需要設置對電池沖電或者不沖電,如果系統使用的是沖電電池,只要把沖電設置位設為沖電狀態,在系統有電時,就可以對電池沖電,無須增加沖電電路.從而簡化了系統的電路.



3)    電源管理設計更加方便

普通的電源管理芯片,他的復位電壓,要么是固定不變的,一個芯片只適合一種復位電壓,要么不同的復位電壓靠外部分壓電阻來調節,對于外部調節電阻來調節電壓的電源管理芯片,不在乎增加了電阻而增加成本(因為電阻不值錢)主要的問題在于,對分壓電阻的要求很高,如果該電阻的精度不高,那么復位電壓的誤差就很大.從而導致系統出一些不可預料的問題,我曾有一個客戶,他采用此種復位芯片,本來系統要求在4.4V復位,但是他的系統復位電壓的范圍在4.0V-4.6V,從而導致系統在低于4.5V時,MCU還在工作,而系統其他器件的工作電壓在4.5V-5.5V,從而導致系統出故障




FM31XX產品的系統復位電壓是由寄存可以設定,這樣使得FM31XX可以適合在2.7V的低電壓系統,可以用在3V的低電壓系統,也可以用在4V的中電壓系統,更可以用在4.5V的高電壓系統,FM31XX把分壓電阻已經集成到系統內部, 不但省掉了外部的分壓電阻,更可以保證復位的精度.

4)    更多人性化的功能
FM31XX提供8個字節的可鎖定內容的存儲,在通常情況下,這8個字節的存儲器和普通存儲器一樣,讀寫無限次和沒有寫等待.但是該8個字節受S/N位控制,一旦S/N位被軟件設置為1,該8個存儲器的內容只能讀,不能修改,該功能對企業產品管理很有幫助.
FM31XX還提供2個16位10M輸入頻率的計數器,數據可以通過I2C接口讀出,由電池供電,可以當一個外部計數器使用,更多的可以用于智能型控制,當系統掉電后,系統還可以用于計數(比如電表的防開蓋)

使用FM31XX,不但是三種功能合一的芯片,他不單獨是把三種功能合一,而且考慮到方便工程師設計很多方面,適得系統更簡單,可靠性更高,在POS機,電表,汽車行駛記錄儀,工業控制,醫療機械,儀器儀表有著廣泛的應用.