铁电存储器在验光仪数据存储系统中的应用
引言
在综合验光仪的验光过程中，用户会根据不同的测试需求和习惯设置一些系统配置参数，这些参数需要保存起来;更为重要的是，患者测得的双眼屈光数据也需要长时间地保存起来，以备下次更换眼镜时作为配镜参考和数据比较。这样，就面临一个系统掉电后数据保存的问题。
传统半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器两类：非易失性存储器包括eprom、eeprom和flash等，在断电后仍能保存数据，但由于采用 rom技术，所以存在写入时间长、写入次数有限、写入时功耗较高等缺点;而易失性存储器虽然性能高、写入次数不受限制、易用，但在掉电的情况下数据无法保存。对于大量数据的掉电存储，大多采用sram加后备电池的方法实现，在实际使用过程中存在着数据不可靠、数据容易丢失以及需要维护电池等一系列的问题，大大增加了产品维护的工作并降低了数据存储的可靠性。铁电存储器fram的出现为以上问题的解决提供了一个很好的方案。
铁电存储器(fram)是美国ramtron公司推出的一款掉电数据不丢失的存储器，它结合了高性能和低功耗操作，能在没有电源的情况下保存数据。 fram不仅克服了eeprom和flash写入时间长、写入次数有限的缺点，又避免了增加备用电池，做到了快速、可靠的数据掉电保存。fram铁电存储器因其掉电不丢失、读写速度快、无限次读写、可靠性高等优点，逐步成为一种主流存储器，广泛应用在仪器仪表、工业控制、数字家电和通信产品等方面。
1 fm1808铁电存储器简介
fm1808是由ramtron公司推出的一款存储容量为32k×8位的并行接口fram。其主要特点有：采用64k×8位的存储结构;低电压，使用2.7～3.6 v电源供电;无限次读写;掉电数据保存1o年;读写速度快，内存访问速度可达70 ns;先进的高可靠性铁电存储方式;低功耗，小于20μa的静态工作电流，读写操作的功耗相同。
2 fm1808存储器读写操作
fm1808通过并行口与外部处理器进行接口，其操作虽然与sram十分类似，但在使用过程中应注意它们之间的细微差异。fm1808时序和普通sram时序的比较如图1所示。
图1 fm1808时序和普通sram时序的比较
由fm1808的时序波形和主要特性可知，在使用fm1808时需要注意以下几个方面：
①并口fm1808内含地址锁存器，在芯片使能端()的下降沿锁存每个地址，这样就允许在每一次内存存取周期开始之后改变地址总线。每次内存存取都需要在下降沿锁存地址，都必须确保产生一次由高向低的跃变，所以用户不能像sram一样将引脚接地。利用来控制地址的理由有两个方面，一是锁存新的地址，另一个是利用为高时产生必需的预充电时间。
②sram地址锁存后，不会因为改变地址值而影响sram的内存操作。与sram不同，fm1808的地址在锁存后仍可能会随着地址的变化而发生变化。当地址被锁存后，地址值必须满足保持时间参数后才能改变。
③另外一个设计注意事项与vdd有关。电池后备sram会不停地监测vdd以便必要时切换至后备方式，在一个低电压水平下，它们会封锁用户对内存的访问以降低活动sram对电池电源的消耗;而fram存储器不需要这些系统开销，在任何电源水平下，内存都不会锁住用户对内存的存取。然而，在电源超出正常工作范围之外时，用户必须阻止处理器对内存的存取。当电源下跌时，通常的设计惯例是使处理器复位，除此之外没有其他的特殊要求。
3 fm1808与w78e516b的硬件连接
在综合验光仪的数据存储系统中，应用w78e516b单片机作为主控芯片，外扩了1片fm1808存储器，用来存放系统配置参数和验光患者的眼睛屈光数据。利用fram掉电不丢失、读写速度快的特点，本系统在每次开机时会根据上次系统设置的测量参数，对测量系统进行快速的配置，并在开机状态下，随时读取验光患者的眼睛屈光数据，以便方便、快速地进行配镜。
fm1808与w78e516b的接口电路如图2所示。ale信号与译码电路产生的片选信号经过“或门”后，再与复位信号reset相或后产生fm180 8的片选信号。复位信号reset用于系统复位时封锁fm1808的片选，增强芯片使用的可靠性。同时，由于fm1808有内部地址锁存，所以可将 w78e516b的p0口直接连接到fm1808的地址输入端a0～a7，从而避免传统存储电路采用74hc573锁存造成的地址信号延时，这也是本设计有所创新的地方。
图2 fm1808与w78e516b的接口电路
结语
本文采用w78e516b单片机为核心来外扩fm1808存储器的存储电路，并成功地运用到了综合验光仪的数据存储系统中。该存储系统降低了电路的复杂性，保证了数据的可靠，在整个综合验光仪的使用中起到了良好的作用;同时，也为其他仪器产品的数据存储系统提供了很好的借鉴方法。
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图1 fm1808时序和普通sram时序的比较
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