Microchip מכירה היטב את שוק המיקרו-בקרים. כספקית מרכזית של מיקרו-בקרים, הן עם קווי המוצרים של PIC® והן עם אלה של AVR,® אנו עובדים קשה מאוד כדי לכסות כל צורך של לקוח.
תחום אחד בו אנו רואים פשוטו כמשמעו אלפי יישומים מעניינים הכוללים דרישה ליומן נתונים קטן (1K bit עד 1M bit). בדרך כלל נתונים אלה מכילים מידע על הרצת כיול, או שהם לוכדים את פרטי ההתקדמות של כל פעולה שהמכשיר מעבד באותה עת. לדוגמה, מערכת שמודדת, עוקבת ומקדמת קו נע של מוצרי עבודה, ועדיין אינה יכולה לאבד את המעקב אחר מידע אודות התקדמות זו עקב הפסקת חשמל פתאומית, זקוקה ל-EERAM. עם השלמת כל פריט, זיכרון יומן הנתונים מאופס כדי שהוא יוכל להתחיל לעקוב אחר הפריט הבא בקו. אנו נפרט דוגמא למונה חשמל בסוף מאמר זה, אך תחשבו על תוצרי עבודה חוזרים כגון חלקי עץ ממחרטות, ספירת הסיבובים להכנסת בורג, או סדרת מדידות של מפרט (מיקומי חורים, רוחב וגובה האובייקט, משקל, צביעה וכו’) בקו עבודה נע.
במיקרו-בקרים של Microchip מוטמעות חסימות SRAM, EEPROM, NOR Flash וכו’, אך לעיתים הלקוחות שלנו יכולים להגיע לעלות BOM כוללת נמוכה יותר באמצעות הצבת יומן רישום הנתונים שלהם מחוץ למיקרו-בקר וניהול של יומן נתונים חיצוני זה ביציאת I2C או SPI. בנוסף, מעבר למחיר, ליומן נתוני זיכרון חיצוניים אלו עשוי להיות היתרון הנוסף של שליטה נפרדת באסטרטגיית מצב השינה הכולל של המערכת.
EEPROM סדרתי הוא הפתרון השכיח ביותר עבור יישומי יומן נתונים שמשתנים לעתים רחוקות ודורשים אי-סטייתיות (החזקת נתונים במהלך הפסקת חשמל פתאומית). הוא מאוד חסכוני ולכן נבחר על ידי מעצבים אם היישומים שלהם נכתבים מחדש פחות ממיליון פעמים בתוחלת החיים הכוללת של המוצר. יש לזכור שגיליונות הנתונים של EEPROM מבטיחים רק מיליון מחזורי STORE עבור כל דף או בייט של זיכרון.
אך יישומים מסוימים זקוקים ליומני נתונים אשר יבחינו בשינויי תוכן רבים הרבה יותר מאשר מיליון מחזורים לאורך חיי המוצר.
EERAM הוא הפתרון לצורך הזה. אנו מתחברים למיקרו-בקר ב-I2C או SPI [ראו איור 1] וליבת הזיכרון של EERAM IC היא SRAM. EERAM עושה שימוש במבנה תאי SRAM הסטנדרטיים שבו נעשה שימוש במשך עשרות שנים. לקוח של EERAM מתייחס ל-EERAM בדיוק כמו ל-SRAM סדרתי, שקורא וכותב בבייטים של 8-bit, ומבצע כתיבת בייטים או פרצים וקריאת בייטים או פרצים לפי הצורך ללא חשש ממחזורי STORE או מכושר העמידה.
איור 1: פעולה SRAM רגילה
באיור 1, שימו לב ל-VCAC החיצוני (בדרך כלל 33μF) כי שאותו יש להוסיף לפעולת SRAM לא יציבה. כאשר ה-EERAM מחובר לחשמל בפעם הראשונה, קבל זה נטען ל-CCV דרך המכשיר. במהלך פעולת SRAM רגילה, הקבל נשאר טעון ל- CCV ורמת ה-VCC של המערכת מנוטרת על ידי המכשיר. אם מערכת CCV יורדת מתחת לסף שנקבע, המכשיר מפרש זאת כאירוע כיבוי או נפילת מתח. המכשיר משהה את כל פעולות ה-I/O [ראו איור 2], מכבה את החיבור שלו עם פין ה-CCV ומשתמש באנרגיה שנשמרה בתוך הקבל בכדי להעביר את המכשיר דרך פין ה- VCAP תוך שהוא מעביר את כל נתוני ה-SRAM ל-EEPROM. עם חיבורו הבא של CCV לחשמל, הנתונים מועברים בחזרה ל-SRAM, הקבל נטען, ופעולת ה-SRAM יכולה להתחיל בדיוק מהמקום שבו הפסיקה.
מוצרי I2C מוצעים ב-4 Kbit, 16 Kbit ו-64 Kbit (יוצאים באפריל 2020). מוצרי SPI הם 64 Kbit, 256 Kbit, 512 Kbit ו-1 Mbit. חבילת SOIC עם 8 פינים היא חבילת הנפח המומלצת לכל הממשקים והצפיפויות, אם כי כמה חבילות אחרות מוצעות בחלק ממוצרים אלה.
איור 2: אירוע הפסקת חשמל Vcc
הלקוחות אמורים לצפות שמחיר ה-EERAM יהיה בערך פי שניים ממחיר ה-EEPROM הסידורי באותה צפיפות ובאותו שיעור שימוש. עלות נוספת הזו מעניקה למעצבים את תכונת ה-SRAM האינסופית לקריאה/כתיבה ו-100,000 מחזורי STORE (V CC) אל טרנזיסטורי הגיבוי הבלתי-נדיפים. מזה כמה עשורים, הזיכרונות הסדרתיים FRAM (FeRAM) סיפקו פונקציה זו ברבים מהיישומים הללו. נפח המשלוח של ה-FRAM הסידורי מעניק תוקף ברור לצורך ולעומק של פונקציות NVSRAM אלה, ו-EERAM ממלא צורך זה במחיר זול יותר. הראשונים לאמץ אותם הם משתמשי FRAM IC שמחפשים להוריד את עלות ה-BOM ולעבור לגישה טכנולוגית סטנדרטית יותר.
דוגמה לאפליקציית מד כוח חכם
בואו נביט על בית מגורים בודד ששודרג לרשת מונה חשמל חכמה. בעלי הבית יכולים להתאים את צריכת החשמל שלהם (מכונת כביסה/מייבש וכו’) לתעריף הנמוך ביותר וחברת השירות יכולה למדוד את שיעורי השימוש תוך דקות כדי לנהל טוב יותר את רשת החשמל באזור שלה. בדוגמה זו, מדידות צריכת החשמל לבית נלקחות בכל שנייה וכל שתי דקות יומן הנתונים של אותו שימוש מועבר לרשת. לאחר העברת הקריאות של שתי הדקות האחרונות, המונה יכול להתחיל למדוד את שתי הדקות הבאות של צריכת חשמל ולאפס את יומן הנתונים. הרשת באזור זה חווה לכל היותר 20 אירועים של נפילת מתח או הפסקת חשמל בשנה. למרות שאובדן הקריאות משתי דקות בבית בודד נראה כחסר חשיבות לרווחי השירותים, אבדן הקריאות משתי הדקות הללו עשוי להיות בעל חשיבות עבור הרשת כולה. EERAM הוא הפתרון האידיאלי. הוא מספק חילוץ נתונים עקב הפסקת חשמל, והוא כעת הפתרון הזול ביותר בקטגוריית ה-NVRAM הסדרתי 4 kbit עד 1 Mbit.
בוא נסכם את היתרונות של EERAM:
ראשית, EERAM בנוי מ-SRAM משערים וצפים, שהם המבנים הסטנדרטיים ברוב מוצרי CMOS כיום. לפיכך EERAM אינו מוסיף שום תהליכים או כימיקלים מוזרים למפעל לציוד אלקטרוני מתקדם. ניתן לנהל אותו במפעלי ציוד אלקטרוני ברחבי העולם, כך שהאיכות וכשל השדה הנמוך מאוד על סמך מיליוני מוצרי CMOS שנבנים מדי חודש, הם הערך החזק ביותר של EERAM.
שנית, עבור המשתמש, EERAM מתנהג ממש כמו SRAM סדרתי – אותו ממשק תזמון סדרתי I2C או SPI ואותן חבילות, כך שהוא קל לשימוש. כמו כן, קריאה וכתיבה של בייטים היא סימטרית, כלומר ניתן לכתוב בייט באותה מהירות שניתן לקרוא בייט. כמו כן, קריאה וכתיבה של בייטים היא אינסופית, ממש כמו SRAM, מכיוון שהוא SRAM מבפנים. עם זאת, מכיוון ששערי NV אינם מעורבים, החלק יכול לעבור רק 100,000 הפסקות חשמל/חזרות חשמל במחזורים לפני שהשערים הלא-נדיפים האלה ישחקו.
למידע נוסף ניתן לבקר באתר https://www.microchip.com/design-centers/memory/serial-eeram או ליצור קשר עםeeprom@microchip.com .
