FM3164在火灾自动报警系统中的应用

2011-06-07 08:46:03来源: 互联网
FM3164是RAMTRON公司推出的新一代非易失性铁电存储器,采用I2C总线,是集串行存储器、实时时钟、看门狗、复位电路、低电压检测等多种功能于一体的强大芯片。如果将FM3164应用于火灾自动报警系统的报警主机中,则可以解决实现报警信息的快速存储功能和准确的系统时间,同时也解决了失效和处理器因干扰而死机问题。


1 FM3164的基本结构及内部原理
    FM3164采用铁电晶体材料,这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储的特性。FM3164将非易失FRAM与实时时钟(RTC)、处理器监控器、非易失性事件计数器、可编程可锁定的64位ID号和通用比较器相结合。采用先进的0.35μm制造工艺,这些功能通过一个通用I2C接口嵌入到14个引脚的SOIC封装中,从而取代系统板上的多个元件。存储器的读/写以及其他控制功能都通过工业标准的I2C总线来实现。其内部原理如图1所示。

    A0,A1是器件地址选择信号(总线可最多连接4个I2C器件);SCL和SDA是与CPU通信接口,其中SDA是双向数据端口;PFI是比较器输入端,输出结果送到CAL/PFO脚,同时它也是时钟校正信号输出端。当电源电压低于2.5 V时,时钟供电切换到后备电池。CNT1,CNT2是两路外部事件计数器的输入端。


2 FM3164功能
    FM3164内有25个特殊功能寄存器SFR。CPU通过I2c总线控制这些寄存器来实现各种功能。FM3164内部功能图如图2所示。

2.1 内存操作
    FM3164系列产品提供了不同的内存容量,包括4 Kb,16 Kb,64 Kb和256 Kb,该系列产品软件兼容,所有版本使用一致的两位字节地址操作内存,存储器采用铁电技术制造,可以二线制总线时钟速度进行读写操作,读写以字节为单位,写操作没有任何延时,而且通过了无限次的读写次数。具备其他同类串行存储器无法比拟的优点。

2.2 处理器检测功能
    FM3164提供两个基本功能,早期电源失效检测和防止软件死锁的看门狗功能。当电源跌落到预编程动作点VTP以下时,RST引脚被拉低,这将一直保持为低电平,直到电源电压太低,以致不能维持电路运行。当电源电压上升到VTP以上时,RST引脚将继续保持低电平大约100 ms左右,以便在可靠的电压水平提供足够的复位时间,当1OO ms时间到后,RST引脚将恢复弱上拉状态,使系统复位。看门狗计数器同样能产生一个有效复位信号,看门狗计数器是一个自由运行可编程计数器,通过一个5位非易失性寄存器,以100 ms步长编程为100 ms~3 s周期,它有两个控制位:看门狗使能WDE和看门狗复位控制位WR,只有看门狗使能并且计数器超时后,复位信号才有效。
2.3 买时时钟操作
    实时时钟(RTC)可以用电池或者电容作为后备电源,它提供了软件校准功能,以便提供更高的精度。实时时钟包括一个晶振,时钟分频器和供用户访问的寄存器系统。它分割32.768 Hz的时基信号,以提供1 s的分辨率,静态寄存器为用户提供了对时间的读写访问,寄存器包括秒、分钟、小时、星期、月、年。时间寄存器通过位于00H中的R,W位与时间内核同步,将R位从0改变为1时,时间信息从内核转入保持寄存器中,以供用户读取,R位用于读时间。设置位W为1将使用户寄存器冻结,将它清除为0,使得用户寄存器中的值被装载进时间内核。W位用于设置新的时间值,用户必须确保不将非法值写入寄存器,除了寄存器被冻结期间以外,时间值可以被连续更新。
2.4 时钟校准
    当寄存器00H中的CAL位设置为1时,时钟进入校准模式。当进入校准模式后,CAL/PFO输出管脚用于校准功能,比较器输出暂时无效。时钟校准操作是通过晶振偏移对计数器进行数据修正进行的。在CAL模式,CAL/PFO管脚输出512 Hz的方波,任何有规律的偏离512 Hz的频率误差都被转换为时钟误差,用户将此误差转换为PPM格式,并将适当的修正值写入校准寄存器。时钟校准有关的因素列在图3中,正PPM误差需要负调整,以减少脉冲;负PPM误差需要正调整,以增加脉冲。正PPM调整需要将CALS位设置为1,负PPM调整将CLAS位设置为0。校准后,在校准温度下时钟的最高精度可以达到±2.17PPM或者每月±0.09分钟。校准设置存储在FRAM中,因此即使后备电源失效也不会丢失,设置值位于寄存器01H的CA L.4-0,此值仅在CAL位设置为1时才可以进行写入,为了退出校准模式,用户必须将CAL位设置为0,此时CAL/PFO管脚恢复比较输出功能。

2.5 事件计数器
   FM3164有2个后备电池支持的16位事件计数器(或1个32位的事件计数器),位于寄存器0DH~1OH中。CIN1和CIN2是事件计数器信号输入端,

计数采用可编程边沿触发方式,若0CH地址的C1P位置1,则CIN1采用上

升沿触发,否则采用下降沿触发。C2P控制CIN2。


3 FM3164的工作过程
    FM3164作为从机,集成了两个功能不同的部件,每个部件都可以被独

立访问。一个是存储器,访问时从机地址的位7~4必须被设置为1010B;若要访问实时时钟/处理器等,则从机地址的位7~4必须被设置为1101B。该器件采用二线制的I2C接口,二线协议由SDA和SCL两个引脚

的状态确定。共有四种状态:开始、停止、数据传输及应答。I2C总线

通信基本格式如图4所示。

    FM3164严格按I2C总线的时序和数据格式操作,其访问操作过程可描

述为如下步骤:启动→从机地址→应答→目标地址→应答→(启动→从机

地址→应答)→数据(单或多字节)→应答→停止(从机地址中包含了读

写命令,括号中的步骤为当前地址读和连续地址读命令所特有的)。


4 FM3164在火灾自动报警控制器中的应用
       在现代大中型城市的高层建筑、公共场所、地下设施、现代化厂区

等重要建筑和设施的建设和管理中,国家消防规范要求都必须安装独立

的火灾报警系统。火灾报警系统快速、安全、可靠、准确地运行至关

重要。时钟器件和信息存储器作为报警主机中最为关键的部分,如果

采用当前最新工艺技术的铁电非易失性存储器FM3164,则可以实现

报警信息的快速存储功能和保证准确的系统时间,同时也解决了

电源电压失效和处理器因干扰而死机问题。

4.1 硬件原理
    火灾自动报警控制器采用STC89C54RD+单片机,FM3164作为信息存储单元通过SCL和SDA与单片机进行通信,由于单片机没有I2C总线接口,所以任取2个I/O口模拟。实时时钟在Vcc掉电以后自动切换到后备电源。电源通过电阻分压连接到比较器输入口PFI,当VCC低于3.7 V时,比较器输出PFO由高电平变为低电平,当PFO接到单片机的外部中断口,CPU产生中断,完成掉电保护功能。FM3164工作原理图如图5所示。

4.2 程序设计

   

   

5 结 语
    本文详细全面地介绍了FM3164系列芯片铁电存储器的功能原理和使用方法,给出了通用的硬件电路和部分控制程序。FM3164系列芯片以其强大的功能和性能代替普通的串行存储器和时钟芯片,将在嵌入式控制系统中越来越多地被采用。

关键字:应用

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0607/article_6342.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
应用

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved