eeprom的原理與應(yīng)用介紹

　　EEPROM的基本原理

　　由于EPROM操作的不便，后來出的主板上BIOSROM芯片大部分都采用EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，電可擦除可編程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它設(shè)備，它是以電子信號來修改其內(nèi)容的，而且是以Byte為最小修改單位，不必將資料全部洗掉才能寫入，徹底擺脫了EPROMEraser和編程器的束縛。

　　EEPROM在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，仍要利用一定的編程電壓，此時(shí)，只需用廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫內(nèi)容，所以，它屬于雙電壓芯片。借助于EEPROM芯片的雙電壓特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升級時(shí)，把跳線開關(guān)打至“on”的位置，即給芯片加上相應(yīng)的編程電壓，就可以方便地升級；平時(shí)使用時(shí)，則把跳線開關(guān)打至“off”的位置，防止CIH類的病毒對BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作為BIOS芯片并作為自己主板的一大特色。

　　傳統(tǒng)的單片機(jī)存貯結(jié)構(gòu)，一般要由ROM、RAM組成。隨著存貯器技術(shù)的發(fā)展．市場上推出電可擦除可編程只讀存貯器，即EEPROM器件。該類器件基于FLOTOX（floatin~gatetunneling～Oxide）結(jié)構(gòu)．根據(jù)F。wIer—Nordheim效應(yīng)來完成數(shù)據(jù)的擦除或?qū)懭?。因而具備?lián)機(jī)可讀、可寫的特性，以及掉電之后的非易失性。EEPROM存貯器件的出現(xiàn)，為單片機(jī)存貯體的選擇提供了新的設(shè)計(jì)方案

　　2817A芯片的幾種工作模式（見表1）分別慨括如F：

　　1．“寫”I作方式

　　當(dāng)接到寫命令后．2817A自動(dòng)鎖存地址、數(shù)該類器件在操作方式上可分為兩大類，即串行操作EEPROM（如橙下NMC9．306）和并行操作EEPROM。串行EEPROM具備體積小、價(jià)格低、操作方便的特性：。圜而在過程控制與儀表工業(yè)上得到迅速運(yùn)用。而并行EEPROM具備高容量、高速度、易使-用的特性，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。

　　2817A是16Kbits的并行EEPROM器件，它對微處理系統(tǒng)存貯器的加盟．使該系統(tǒng)具備更高的質(zhì)量，更強(qiáng)大的功能

　　二、2817A的工作特性及操作模式

　　28l7AEEPROM內(nèi)裝一個(gè)DC—DC變換器．把芯片外加的5V電源升壓至21V。用來進(jìn)行擦除或?qū)懭胱止?jié)操作擦除由寫入操作自動(dòng)完成。每次寫^時(shí)間約J0毫秒．保存數(shù)據(jù)可達(dá)10年芯片內(nèi)部具備上電、掉電保護(hù)功能。

　　圖1為2817A的管腳及名稱圖

　　據(jù)和控制信號．然后進(jìn)行片內(nèi)寫過程。井釋放總線．允許CPU執(zhí)行其它工作該過程結(jié)束后，有一個(gè)RDY／—BU—SY信號可供CPU查詢．或中斷CPU．片內(nèi)寫周期約10ms。

　　每個(gè)字節(jié)能夠可靠地寫入次數(shù)為10即1萬次

　　2．“讀”I作方式

　　2817A具備快速的讀特性．典型時(shí)間小于200as（1O秒）．與EPROM和SRAM的讀特性極為相似片選線i由譯碼產(chǎn)生．輸入使能線石E連接到CPU的雨j或麗或它們相“與后的輸出線上。

　　讀出后數(shù)據(jù)仍保留在存貯體內(nèi)．每次寫入后讀保留的時(shí)間不小于10年。

　　3．“待命”I作方式

　　該工作模式使2817A對電源的消耗量減少60．即“節(jié)電”工作方式。此時(shí)．吾=r…忽略了和信號。允許總線上其它設(shè)備操作。

　　4．上電／掉電時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)保護(hù)

　　在r上電或掉電過程中．有r一個(gè)片內(nèi)探測電路．當(dāng)r低于V時(shí)（Vc=一5V）．屏蔽內(nèi)部編程電路．以消除偶然的誤寫入。

　　三、EEPROM的使用范圍

　　1．系統(tǒng)組態(tài)

　　對于一個(gè)需要開關(guān)設(shè)置參數(shù)的小型系統(tǒng)，可以把諸如波特率．同步／異步選擇、數(shù)據(jù)長度等參數(shù)儲存在EEPROM中．制定一個(gè)數(shù)據(jù)序列或表格，使用戶方便地完成選擇。每次上電CPU按EEPROM中設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行指定的工作方式設(shè)煢。

　　對于大規(guī)模的計(jì)算機(jī)及通訊阿絡(luò)，可把諸如通道配置、數(shù)據(jù)速率以及終端的承受能力等控制信息用表格的形式顯示在CRT上．用在CRT上對系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行組態(tài)。很顯然．EEPROM可以很好地將這些數(shù)據(jù)和表格存貯下米。解決了通訊嗣絡(luò)的穩(wěn)定性和靈活性問題。

　　2．過程記錄

　　j設(shè)備需要維修時(shí)．·個(gè)重要的乍是記錄維修的實(shí)際情況。一般的微處理系統(tǒng)具備三種形式的自檢手段．即上電自檢．人為干預(yù)產(chǎn)生的自檢，以及定期自動(dòng)進(jìn)行的自檢在自檢中對系統(tǒng)的各部分設(shè)備產(chǎn)生的檢驗(yàn)碼存放到EEPROM所開辟的一個(gè)區(qū)內(nèi)，通過軟件編程及一定的顯示手段．觀察系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行情況。特殊情況．如果設(shè)備的損壞超出了系統(tǒng)的正常使用范圍，則用軟件的方法使系統(tǒng)退出運(yùn)行。然后根據(jù)EEPROM中所存放的關(guān)鍵致?lián)M(jìn)行系統(tǒng)評估、事故追憶。

　　3．存目苧信息

　　EEPROM可以有效地存貯來自鍵盤或按鍵的可編程信息。在保安系統(tǒng)中，用EEPROM存放一個(gè)用戶可以開關(guān)系統(tǒng)的“鑰匙”（特殊的數(shù)字或字符串）。這個(gè)信息串可由指定的用戶進(jìn)行改變。因而使系統(tǒng)具備良好的保密性和靈活性。

　　另外．如工業(yè)汽輪機(jī)的保護(hù)儀表．現(xiàn)場安裝調(diào)整的靈活性是美國API670標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。利用EEPROM存貯按鍵輸送的報(bào)警水平點(diǎn)參數(shù)．即保證了報(bào)警水平點(diǎn)的可靠性：叉附臺了現(xiàn)場的靈活性。

　　四、EEPROM應(yīng)用舉例

　　1．EEPROM與RAM、ROM組合．成為微處理系統(tǒng)的存貯體

　　在這樣的系統(tǒng)中，用ROM或EPROM存放操作系統(tǒng)固化程序。用EEPROM存放系統(tǒng)組態(tài)信息、過程記錄等重要數(shù)據(jù)，從而使系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的功能，更完整的質(zhì)量

　　做為特殊需要，還可以利I時(shí)EEPROM空間來作程序替換進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)ROM或BPROM中時(shí)某一段程序發(fā)生故障時(shí)，和用新寫入EEPROM中的正確程序作替代．完成“固化程序修補(bǔ)”

　　圉2為固化程序修補(bǔ)、操作系統(tǒng)存貯器流程圉在EEPROM的一小部分中放入對ROM的調(diào)用及檢查程序。當(dāng)檢查出ROM中的某一段程序出現(xiàn)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤時(shí)．則在EEPROM中記F錯(cuò)誤代碼，然后在EEPROM的剩余空間中寫入新的程序．系統(tǒng)自動(dòng)地把調(diào)用命令轉(zhuǎn)向EEPROM中正確的程序。

　　圖3為固化程序修補(bǔ)示例：用EPROM中正確的程序替代EPROM或ROM中部分出錯(cuò)的程序

　　整個(gè)工作過程可分為兩個(gè)部分。首先把存放在EEPROM中的寫入程序搬移到RAM中去，（程序的第2條至第l2條），然后調(diào)用RAM的寫入程序（程序的第l4條）。采用查詢方式，測試“寫”結(jié)束線RDY／~，從而完成數(shù)據(jù)l舶聯(lián)機(jī)寫入。

　　五、EEPROM的使用原則

　　根據(jù)上的論述和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，EEPROM中所貯存的數(shù)據(jù)從性質(zhì)上可分為三類。

　　不變數(shù)據(jù)。如程序；相對不變數(shù)據(jù)，如組態(tài)信息．現(xiàn)場的鍵盤調(diào)整信息；可變數(shù)據(jù)。如過程記錄等

　　并行EEPROM器件。如果同時(shí)需要存貯這三類數(shù)據(jù)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，在總線的結(jié)構(gòu)上。對不同的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行額外的保護(hù)是必要的。

　　以2817A為倒，把2K字節(jié)的存貯器分為三個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。保護(hù)區(qū)，0000H~07DFH（2016字節(jié)）選擇保護(hù)區(qū)，07EOH～07EFH（16字節(jié)）．?dāng)?shù)據(jù)區(qū)．07F0H~07FFH（16字節(jié)）見圖5（a）

　　保護(hù)羅輯原理圖見圖5（b）Ao～決定寫信號（而）只能為特定的地址所選通如A的開關(guān)接通時(shí)，寫信號只能在07FOH~07FFH