Stfw.Ruпо результатам опроса ее состояния. Более сложные микросхемы имеют блочную организацию и средства управления доступом к каждому блоку с помощью программируемых регистров состояния и внешнего вывода управления записью (программированием). Микросхемы FRAM выполняют все операции на скорости интерфейса (на то они и RAM). Существуют модификации микросхем, позволяющие блокировать запись данных пользователем в определенную область (или всю микросхему, что превращает ее в ROM). Вывод управления защитой у разных типов микросхем функционируеги называется по-разному: WP# - Write Protect, WC - Write Control, PP - Programm Protect. Для выбора микросхемы используются либо входы задания внутреннего адреса А[0:2], либо сигнал выборки CS#, с помощью которого контроллер может обратиться к одному из требуемых устройств. Для упрощения внешних схем могут использоваться и несколько сигналов выборки S[0:2], один из которых (51) иногда инвертирован.
Таблица 7.29. Популярные микросхемы памяти с последовательным интерфейсом
Микросхема
Организация Рисунок
Примечание
24С001.24С01
24С02.24С164
24F016
24F128
X76F041
FM24C04.FM24C16, FM24C64, FM24C256
FM25040.FM25160, FM25256
16x8,128x8
256х8, 2Кх8
2Кх8
16Кх8
512x8
512х8,2Кх8,
8Кх8,32Кх8
512х8,2Кх8, 64Кх8
7.23, а 7.23, а 7.23,6 7.23, в 7.23, г 7.24 а
7.246
1гС. Выводы 1, 2, 3,7 = NC
I2C !гС ■ 1гС 2С
SPI
7.23. Назначение выводов микросхем EEPROM с интерфейсом I2C: а - 24Схх, б - 24F016, в - 24F128, г - X76F041
Микросхемы EEPROM 24C02 с интерфейсом 12С объемом 256 байт применяются для последовательной идентификации модулей DIMM-168 второго поколения, DIMM-184 и SODIMM-144.
7.24. Назначение выводов микросхем FRAM: а - FM24C256, б - FM25640
Кроме обычных устройств энергонезависимой памяти с интерфейсом 12С выпускают и специализированные устройства защиты (Security Devices). Например, микросхема X76F041, представляющая собой 4 блока памяти по 128 байт, имеет 64-битный регистр пароля, доступный только по записи. Обращение к микросхеме возможно только при предъявлении правильного пароля (который считать невозможно в принципе). Программируемый управляющий регистр (тоже энергонезависимый) позволяет для каждого блока установить свой режим доступа (полный доступ, только чтение, возможность только обнуления бит при записи, доступ только по предъявлении пароля конфигурации). Кроме того, есть возможность включения режима саморазрушения после превышения количества попыток доступа с неверным паролем. Такие устройства могут применяться в аппаратных ключах, защищающих программные средства от несанкционированного исполнения и пиратского копирования.
Последовательные интерфейсы памяти имеются на специальных устройствах-программаторах и копировщиках; их имеют многие модели микроконтроллеров, а там, где нет специальных аппаратных средств, они могут быть легко реализованы программно, занимая несколько бит портов общего назначения. В IBM PC может присутствовать внутренний интерфейс PC для считывания последовательных идентификаторов модулей памяти (в виде шины SMBus, см. п. 11.1.3). Последовательный интерфейс памяти используется во многих микросхемах програм-мируемой логики (например, в популярных устройствах FPGA фирмы Altera), применяемых в различных устройствах, включая карты расширения PC. Эти микросхемы при инициализации (по включению питания, сбросу) сами «засасывают» описание своей конфигурации (или программное обеспечение) с рядом стоящей микросхемы энергонезависимой памяти. Внешние последовательные интерфейсы, в которых нуждаются разработчики и изготовители электронной аппаратуры с последовательной памятью, могут быть реализованы программно, с использованием несложных адаптеров для LPT-порта.
Для микросхем памяти часто применяют интерфейсы PC, SPI (Microwire) и иные «безымянные», называемые просто 2-, 3- и 4-проводными (считаются только сигнальные линии, общий провод подразумевается). Некоторые из этих интерфейсов являются собственными изобретениями разработчиков микросхем памяти (необходимые сведения обычно имеются в информационных листках), здесь же остановимся на наиболее популярных.
Память с интерфейсом I2С
Широко распространенный двухпроводный интерфейс PC (см. п. 11.1.1) обеспечивает невысокую скорость передачи (до 100 или 400 Мбит/с).
Диаграмма обмена данными с памятью по интерфейсу 12С приведена на рис. 7.25. Выполнив условие Start, ведущее устройство передает байт, содержащий адрес устройства, и признак операции RW и ожидает подтверждения. При операции записи следующей посылкой от ведущего устройства будет 8-битный адрес записываемой ячейки, а за ней - байт данных (для микросхем объемом памяти более 256 байт адрес ячейки посылается двумя байтами). Получив подтверждения, ведущее устройство завершает цикл условием Stop, а адресованное устройство мо-жет начать свой внутренний цикл записи, во время которого не реагирует на сигналы интерфейса. Ведущее устройство может проверять готовность устройства к следующей операции посылкой команды записи (байт адреса устройства) и анализом бита подтверждения, формируя затем условие Stop. Если устройство откликнулось битом подтверждения, значит, оно завершило внутренний цикл и готово к следующей операции.
7.25. Диаграмма обмена с памятью по интерфейсу I2С
Операция считывания инициируется так же, как и запись, но с признаком RW=1. Возможно чтение по заданному адресу, по текущему адресу или последовательное. Текущий адрес хранится во внутреннем счетчике микросхемы памяти; он содержит увеличенный на единицу адрес ячейки, участвовавшей в последней операции. Получив команду чтения, устройство дает бит подтверждения и посылает байт данных, соответствующий текущему адресу. Контроллер может ответить подтверждением, тогда устройство пошлет следующий байт (последовательное чтение). Если на принятый байт данных контроллер ответит условием Stop, операция чтения завершается. Начальный адрес для считывания контроллер задает фиктивной операцией записи, в которой передается адрес устройства и адрес ячейки, а после подтверждения приема адреса ячейки формируется повторный старт (S г) и передается адрес устройства, но уже с указанием на операцию чтения. Так реализуется считывание произвольной ячейки (или последовательности ячеек). Отметим, что спецификация на интерфейс PC не оговаривает правил модификации адреса данных при последовательных обращениях - их определяет разработчик устройства в соответствии с его функциями. Для памяти вышеописанный ав-тоинкремент адреса упрощает последовательные обращения.
Заметим, что последовательная память малого объема может использовать и упрощенный вариант интерфейса, правда, и не называемого PC. Так, например, память Atmel AT24C01 объемом 128 байт используют упрощенную систему адресации: адрес ячейки передается вместо 7-битного адреса устройства PC, а в остальном операции записи и чтения выполняются по тем же правилам. При этом шина вырождается в двухточечный интерфейс, но в ряде случаев этого и достаточно. Специальные адреса здесь не требуются, так что все 128 значений 7-битного адреса доступны для адресации памяти. Микросхемы той же фирмы объемом 256 байт используют вышеприведенный механизм адресации устройств PC с возможностью объединения до 8 устройств. А в микросхемах объемом 512,1024 и 2048 байт 1, 2 или все 3 бита номера устройства в адресе отбираются под адрес 256-байт-ной страницы памяти. Память большего объема использует 7-битную адресацию устройств, обычную для PC, а адрес ячейки задается последующими двумя байтами (сначала старшим, затем младшим).
Память с интерфейсом SPI
Трехпроводный интерфейс SPI (см. п. 11.3) обеспечивает скорость передачи до 5 Мбит/с. Обмен с микросхемой, выбранной сигналом CS#, начинается с подачи по линии SI 8-битного кода команды. В команде записи за кодом команды следует адрес ячейки, за которым следуют байты данных. Команда чтения начинается так же, но после приема адреса в следующем же такте по линии SO начинается вывод данных. Есть и специальные безадресные команды, например, разрешение/запрет записи и стирания. Микросхемы памяти с SPI имеют регистр состояния, доступ к которому обеспечивается специальными командами. В этом регистре отражается состояние управляющего автомата записи (занят/свободен), в нем же могут присутствовать и биты управления защитой записи (в регистр состояния возможна и запись). Состав регистров и набор команд зависит от модели устройства.
