eeprom的原理与应用介绍

　　EEPROM的基本原理

　　由于EPROM操作的不便，后来出的主板上BIOSROM芯片大部分都采用EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，电可擦除可编程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROMEraser和编程器的束缚。

　　EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“on”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“off”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。

　　传统的单片机存贮结构，一般要由ROM、RAM组成。随着存贮器技术的发展．市场上推出电可擦除可编程只读存贮器，即EEPROM器件。该类器件基于FLOTOX（floatin~gatetunneling～Oxide）结构．根据F。wIer—Nordheim效应来完成数据的擦除或写入。因而具备联机可读、可写的特性，以及掉电之后的非易失性。EEPROM存贮器件的出现，为单片机存贮体的选择提供了新的设计方案

　　

　　2817A芯片的几种工作模式（见表1）分别慨括如F：

　　1．“写”I作方式

　　当接到写命令后．2817A自动锁存地址、数该类器件在操作方式上可分为两大类，即串行操作EEPROM（如橙下NMC9．306）和并行操作EEPROM。串行EEPROM具备体积小、价格低、操作方便的特性：。圜而在过程控制与仪表工业上得到迅速运用。而并行EEPROM具备高容量、高速度、易使-用的特性，在计算机领域有着更广泛的应用。

　　2817A是16Kbits的并行EEPROM器件，它对微处理系统存贮器的加盟．使该系统具备更高的质量，更强大的功能

　　二、2817A的工作特性及操作模式

　　28l7AEEPROM内装一个DC—DC变换器．把芯片外加的5V电源升压至21V。用来进行擦除或写入字节操作擦除由写入操作自动完成。每次写^时间约J0毫秒．保存数据可达10年芯片内部具备上电、掉电保护功能。

　　图1为2817A的管脚及名称图

　　

　　据和控制信号．然后进行片内写过程。井释放总线．允许CPU执行其它工作该过程结束后，有一个RDY／—BU—SY信号可供CPU查询．或中断CPU．片内写周期约10ms。

　　每个字节能够可靠地写入次数为10即1万次

　　2．“读”I作方式

　　2817A具备快速的读特性．典型时间小于200as（1O秒）．与EPROM和SRAM的读特性极为相似片选线i由译码产生．输入使能线石E连接到CPU的雨j或丽或它们相“与后的输出线上。

　　读出后数据仍保留在存贮体内．每次写入后读保留的时间不小于10年。

　　3．“待命”I作方式

　　该工作模式使2817A对电源的消耗量减少60．即“节电”工作方式。此时．吾=r…忽略了和信号。允许总线上其它设备操作。

　　4．上电／掉电时内的数据保护

　　在r上电或掉电过程中．有r一个片内探测电路．当r低于V时（Vc=一5V）．屏蔽内部编程电路．以消除偶然的误写入。

　　

　　三、EEPROM的使用范围

　　1．系统组态

　　对于一个需要开关设置参数的小型系统，可以把诸如波特率．同步／异步选择、数据长度等参数储存在EEPROM中．制定一个数据序列或表格，使用户方便地完成选择。每次上电CPU按EEPROM中设定的参数进行指定的工作方式设茕。

　　对于大规模的计算机及通讯阿络，可把诸如通道配置、数据速率以及终端的承受能力等控制信息用表格的形式显示在CRT上．用在CRT上对系统可以方便地进行组态。很显然．EEPROM可以很好地将这些数据和表格存贮下米。解决了通讯嗣络的稳定性和灵活性问题。

　　2．过程记录

　　j设备需要维修时．·个重要的乍是记录维修的实际情况。一般的微处理系统具备三种形式的自检手段．即上电自检．人为干预产生的自检，以及定期自动进行的自检在自检中对系统的各部分设备产生的检验码存放到EEPROM所开辟的一个区内，通过软件编程及一定的显示手段．观察系统各设备的运行情况。特殊情况．如果设备的损坏超出了系统的正常使用范围，则用软件的方法使系统退出运行。然后根据EEPROM中所存放的关键致据进行系统评估、事故追忆。

　　3．存目苎信息

　　EEPROM可以有效地存贮来自键盘或按键的可编程信息。在保安系统中，用EEPROM存放一个用户可以开关系统的“钥匙”（特殊的数字或字符串）。这个信息串可由指定的用户进行改变。因而使系统具备良好的保密性和灵活性。

　　另外．如工业汽轮机的保护仪表．现场安装调整的灵活性是美国API670标准的一项主要内容。利用EEPROM存贮按键输送的报警水平点参数．即保证了报警水平点的可靠性：叉附台了现场的灵活性。

　　四、EEPROM应用举例

　　1．EEPROM与RAM、ROM组合．成为微处理系统的存贮体

　　在这样的系统中，用ROM或EPROM存放操作系统固化程序。用EEPROM存放系统组态信息、过程记录等重要数据，从而使系统具有更强大的功能，更完整的质量

　　做为特殊需要，还可以利I时EEPROM空间来作程序替换进行系统设计。当ROM或BPROM中时某一段程序发生故障时，和用新写入EEPROM中的正确程序作替代．完成“固化程序修补”

　　圉2为固化程序修补、操作系统存贮器流程圉在EEPROM的一小部分中放入对ROM的调用及检查程序。当检查出ROM中的某一段程序出现不可恢复的错误时．则在EEPROM中记F错误代码，然后在EEPROM的剩余空间中写入新的程序．系统自动地把调用命令转向EEPROM中正确的程序。

　　图3为固化程序修补示例：用EPROM中正确的程序替代EPROM或ROM中部分出错的程序

　　

　　

　　

　　整个工作过程可分为两个部分。首先把存放在EEPROM中的写入程序搬移到RAM中去，（程序的第2条至第l2条），然后调用RAM的写入程序（程序的第l4条）。采用查询方式，测试“写”结束线RDY／~，从而完成数据l舶联机写入。

　　五、EEPROM的使用原则

　　根据上的论述和实践经验，EEPROM中所贮存的数据从性质上可分为三类。

　　不变数据。如程序；相对不变数据，如组态信息．现场的键盘调整信息；可变数据。如过程记录等

　　并行EEPROM器件。如果同时需要存贮这三类数据，经过实验表明，在总线的结构上。对不同的数据区进行额外的保护是必要的。

　　以2817A为倒，把2K字节的存贮器分为三个数据区。保护区，0000H~07DFH（2016字节）选择保护区，07EOH～07EFH（16字节）．数据区．07F0H~07FFH（16字节）见图5（a）

　　

　　保护罗辑原理图见图5（b）Ao～决定写信号（而）只能为特定的地址所选通如A的开关接通时，写信号只能在07FOH~07FFH