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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Puces mémoire de STMICROELECTRONICS. Donnée de référence
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Application de microcircuits L'article donne un aperçu des différents types de mémoire développés et fabriqués par STMicroelectronics, l'un des principaux fabricants mondiaux de composants électroniques, notamment de puces mémoire, et qui dispose d'une technologie unique pour la production de systèmes de mémoire Flash et de mémoire programmable sur un seul ébrécher. Actuellement, STMicroelectronics (ST) développe et fabrique commercialement les types de puces mémoire suivants : EPROM - mémoire avec effacement ultraviolet et programmation unique, y compris les puces de mémoire standard telles que OTP и UV EPROM puces de mémoire avancées OTP и UV EPROM famille Tiger Intervalle, puces d'une nouvelle famille de mémoire ROM flexible, conçu pour remplacer MaskROM, ainsi que des puces mémoire BAL DE PROMO и RPROM WSI (États-Unis), qui fait maintenant partie de ST ; EEPROM и SÉRIE NVM (mémoire à long terme non volatile série) - les puces de mémoire sont produites à partir d'une mémoire non volatile reprogrammable en série EEPROM avec différentes interfaces de bus, puces série Flash -mémoire, puces de mémoire standard à usage spécial (ASM) et sans contact (SANS CONTACT SOUVENIRS) puces mémoire; Type de mémoire flash NOR - en production chez ST, il existe des puces à mémoire Flash: standard industriel avec alimentation différente, avec une architecture étendue pour diverses applications, puces à mémoire hétérogène et puces à mémoire Flash de la famille " Flash lumineux "; Type de mémoire flash NON - une nouvelle direction dans la production de puces mémoire ST. SRAM - ST produit des puces de mémoire SRAM asynchrones à faible consommation avec une alimentation et une vitesse différentes ; NVRAM - Il existe différentes solutions pour la SRAM sauvegardée par batterie, classées comme superviseurs, Zeropower, Timekeeper et Serial RTC ; PSM - Conformément à l'orientation stratégique de création de systèmes sur puce, ST développe et fabrique des puces de systèmes de mémoire programmables qui fournissent une solution de système de mémoire complète pour les conceptions de microcontrôleurs et de DSP ; Carte à puce - une large gamme de puces pour cartes à puce et systèmes de sécurité est disponible. Un grand nombre de types et de types de puces mémoire produites par ST ne permet pas leur couverture détaillée même dans le cadre d'un article de synthèse. Par conséquent, nous essaierons ici de nous attarder uniquement sur les principales caractéristiques de certaines familles de puces mémoire ST parmi celles présentées à la Fig. une.
ST est l'un des principaux fabricants de mémoire au monde. OTP и EPROM avec effacement UV, ce qui est pratique pour concevoir, fabriquer et remplacer des ROM de masque car elles sont programmées en fin de production. Les microcircuits fabriqués ont une capacité de 64 kbps à 64 Mbps avec une alimentation de 5 et 3 V, un débit suffisant, des boîtiers divers, dont ceux pour montage en surface. L'organisation de la mémoire de l'appareil peut être de type x 8, x 16 et x 8 / x 16. Déchiffrer les désignations des puces mémoire ST de la forme OTP и UV EPROM illustré à la Fig. 2. Le portefeuille de produits comprend des circuits intégrés standard 5V et 3,3V, des circuits intégrés avancés de la famille Tiger Catégorie avec alimentation 3 V (2,7-3,6 V) et microcircuits d'une nouvelle famille FlexibleROM™. Ces types de mémoire sont disponibles en boîtiers FDIP à fenêtre en céramique et en boîtiers à double rangée en plastique PDIP, ainsi qu'en boîtiers PLCC et TSOP à montage en surface. Pour les séries basse tension Tiger Catégorie ST a utilisé la dernière technologie OTP et UV EPROM. Des améliorations structurelles liées à l'épaisseur des couches de base ont permis d'améliorer significativement les performances électriques. Une réduction de 25% de l'épaisseur de la couche d'oxyde de grille a permis d'abaisser la tension de seuil de la cellule et d'augmenter le taux d'échantillonnage lorsqu'elle est alimentée en 2,7 V. STMicroelectronics s'efforce de fournir aux consommateurs de nouveaux produits dotés de caractéristiques électriques améliorées et recommande donc aux clients de remplacer la série "V" par une alimentation de 3 à 3,6 V par la série "W" - Tiger Intervalle, qui présente les meilleures caractéristiques lorsqu'il est fourni avec une alimentation de 2,7 à 3,6 V. Paramètres de synchronisation pour la série Tiger Catégorie garanti par un double test des puces à 2,7 V et 3 V. Le temps d'accès à 2,7 V est marqué sur la puce et le temps d'accès plus rapide est spécifié dans la description. Les temps d'accès pour les tensions d'alimentation supérieures à 2,7 V sont valables. famille UV et OTP EPROM Tiger Catégorie caractérisé par une consommation ultra-faible, une vitesse de fonctionnement élevée et en même temps un accès rapide avec des temps de programmation courts. Le temps de programmation de la puce est le même pour les modes de programmation mot et octet. Pour les dernières puces d'une densité de 4 Mo et 8 Mo, la vitesse de programmation a été augmentée à 50 µs par mot ou octet. Microcircuits de la série basse tension Tiger Catégorie entièrement compatible avec les broches de la série 5V standard UV и OTP EPROM . Cela garantit qu'ils sont entièrement compatibles pour les applications où l'alimentation du microprocesseur est modifiée de 5V à 3V.
La technologie EPROM de ST est constamment améliorée. De nouvelles perspectives s'ouvrent avec l'introduction d'une nouvelle architecture de puce mémoire basée sur l'utilisation de la technologie des cellules mémoire multi-bits pour atteindre des densités d'enregistrement élevées, à partir d'une capacité de 64 M bits. De plus, chaque nouveau développement contient plusieurs innovations photolithographiques qui améliorent les performances électriques des microcircuits. Avec l'entrée dans STMicroelectronics de WAFERSCALE INC (USA), la possibilité de fournir des puces mémoire du type BAL DE PROMO (ROM programmable) / RPROM (ROM re-programmable). Ces puces sont disponibles dans trois plages de températures de fonctionnement : commerciale (0 à + 70° C), industrielle (-40 à + 85° C) et militaire (-55 à + 125° C). De plus, certains composants sont fabriqués selon la norme de qualité militaire (SMD), notamment l'EPROM. Le dernier développement de STMicroelectronics dans le domaine des ROM programmables électriquement est une famille de FlexibleROM™, qui peut être utilisé comme un simple remplacement pour n’importe quelle ROM. Cette famille programmable à usage unique, fabriquée à l'aide de la technologie 0.15 micron de ST, est proposée au consommateur avec une capacité mémoire initiale de 16 Mo de bits. La nouvelle famille de puces mémoire "FlexibleROM" est un type de mémoire non volatile conçue pour stocker le code de programme. "FlexibleROM" - idéal pour une utilisation à la place de la ROM de masque (MaskROM) et pour la transition de la mémoire Flash à la ROM après le débogage du programme, s'il n'est pas prévu de modifier le code du programme à l'avenir. Grâce à la technologie basée sur Flash, le temps de programmation est également considérablement réduit. Les FlexibleROMs sont fournies avec une capacité de programme verbeuse générique à haut débit de données, qui permet de programmer un périphérique 64M bits en aussi peu que neuf secondes. Un autre avantage par rapport aux autres ROM à programme unique est le débit de programmation élevé, car 100 % de la fonctionnalité de la matrice de mémoire est vérifiée lors des tests. La famille de mémoire FlexibleROM utilise une tension d'alimentation de 2,7 V à 3,6 V pour les opérations de lecture et de 11,4 V à 12,6 V pour la programmation. Les appareils ont une organisation de 16 bits, par défaut le mode mémoire est réglé sur « Lecture » à la mise sous tension, afin qu'ils puissent être lus sous forme de ROM ou d'EPROM. Mémoire série non volatile - le type de mémoire non volatile non volatile le plus flexible, qui offre la possibilité d'écrire jusqu'au niveau de l'octet, sans qu'il soit nécessaire d'effacer les données avant d'écrire une nouvelle valeur. Cela les rend idéaux pour stocker des paramètres. Les familles de mémoires Flash série de ST sont dotées de capacités « effacement de secteur/flash de page » et « effacement de page/flash de page ». Ceci est rendu possible par la taille de grain plus fine de la mémoire par rapport à la mémoire Flash standard, qui n'a pas la même taille de grain que le niveau d'octet d'une EEPROM série. ST possède une riche expérience dans l'utilisation de puces de mémoire série dans les appareils électroménagers. Elle occupe une position de leader dans la production de puces mémoire pour l'électronique automobile, ainsi que pour le marché des composants et périphériques informatiques. Ces domaines sont les principaux consommateurs de puces de mémoire à long terme. Cette année pour EEPROM La société utilise une technologie de fabrication de 0.35 µm, ce qui a permis d'adapter la capacité de la mémoire à 1 Mbps en fonction des besoins du marché. Dans le même temps, la technologie de fabrication de la mémoire flash série a atteint le niveau de 0.18 µm et il est devenu possible de fabriquer ce type de mémoire en parfaite conformité avec les demandes du marché. Le portefeuille NVRAM série ST comprend une gamme de circuits de 256 bits à 16 Mbits. Toutes les puces mémoire ST sont fournies avec des descriptions, des exemples d'application et des fichiers modèles, ce qui les rend faciles à utiliser. Les puces de mémoire non volatile série ST sont disponibles dans cinq plages de tension : 4,5 V à 5,5 V, 2,5 V à 5,5 V, 2,7 V à 3,6 V, 1,8 V à 5,5 V et 1,8 V à 3,6 V. Durabilité de conception EEPROM - plus d'un million de cycles de réécriture avec sécurité des données pendant plus de 40 ans. Les puces sont produites dans divers emballages, y compris les types traditionnels PSDIP, TSSOP, SO, ainsi que les types modernes LGA et SBGA (couche mince). De plus, il est possible de fournir des copeaux en paquets sur touret et sous forme non sciée. ST Microelectronics fabrique une large gamme de mémoires série de haute qualité eeprom, avec des densités de 1 Ko à 1 Mo, avec trois normes de bus série industrielles (400 kHz, I ? C, bus à 2 fils avec une densité allant jusqu'à 1 M bits, type de bus rapide 1 M Hz MICROFIL (r) avec une densité de 1 kbps à 16 kbps et un bus SPI ultra-rapide de 10 MHz avec une densité jusqu'à 256 kbps), avec une alimentation de 5 V, 2,5 V et 1,8 V. La notation EEPROM série pour les packages typiques est indiquée sur la figure 3. Pour les plaques non sciées et les microcircuits en fûts, les désignations peuvent différer légèrement.
Micropuces cohérent EEPROM avec bus I2C conseillé pour utilisation dans des applications qui ne nécessitent pas des vitesses de bus élevées pour accumuler et stocker des données, mais qui souhaitent avoir la possibilité de lire/écrire des octets et des pages. Le bus fonctionne à une vitesse d'horloge de 400 kHz avec des tensions d'alimentation allant jusqu'à 1,8 V. L'EEPROM série est disponible auprès de ST dans une variété de boîtiers : DIP en plastique double en ligne, SO, MSOP, montage en surface TSSOP et SBGA avec broche à rotule. tableau. Puces de mémoire EEPROM avec bus SPI préféré pour les applications de bus à grande vitesse. Avec l'avènement des puces avec des vitesses de 5 MHz à 10 MHz et des capacités de 512 kbps à 1 Mbps, ce bus gagne rapidement en popularité sur le marché des puces mémoire. Les EEPROM avec bus SPI ont une entrée ATTENTE ("Capture"), qui vous permet de maintenir la synchronisation pendant les pauses dans le processus de transmission des séquences de données sur le bus. De plus, il y a une entrée de commande spéciale W pour protéger la matrice mémoire de l'écriture. Puces de mémoire EEPROM avec bus MICROWIRE® disponible dans des capacités allant de 256 bits à 16 kbits. Actuellement, le bus MICROWIRE est largement utilisé dans de nombreux dispositifs modernes qui nécessitent un taux de transfert de données suffisamment élevé sans l'utilisation de bus d'adresse/de données externes. La famille ST de puces de mémoire flash série haute vitesse et basse tension dispose d'une interface compatible SPI à quatre fils, permettant d'utiliser la mémoire flash à la place de l'EEPROM série. Fabriquées à l'aide de la technologie CMOS Flash hautement durable, ces puces fournissent au moins 10000 20 cycles de reprogrammation par secteur avec plus de XNUMX ans de conservation des données. Il existe actuellement deux sous-familles complémentaires de mémoire Flash série avec capacité d'effacement de secteur ou de page : Flash d'effacement en série avec programmation de page : série M 25 Pxx (entièrement en production) Mémoire flash série avec effacement de page et programmation : série M 45 PExx (il s'agit d'une nouvelle série, échantillons disponibles, production complète en cours). Lorsque l'on examine différents types de puces de mémoire non volatile série haute densité, le M25Pxx 25 MHz est nettement plus rapide que de nombreux autres types de puces de mémoire flash série. La famille ST Serial Flash peut charger 1 Mo de RAM en 43 ms avec un nombre minimum d'instructions, ce qui les rend faciles à utiliser. Des protections techniques et logicielles protègent les informations stockées contre l'écrasement. Pour réduire la consommation d'énergie, ces circuits intégrés fonctionnent à partir d'une seule alimentation de 2,7 V à 3,6 V et ont un mode basse consommation qui consomme moins de 1 µA de courant. De plus, l'interface à quatre fils réduit considérablement le nombre de broches de périphérique utilisées pour contrôler la communication du bus, ce qui se traduit par une intégration élevée et un coût inférieur à celui d'autres circuits similaires. Les puces mémoire de la série M25Pxx sont disponibles dans des boîtiers larges et étroits S08, LGA et MLP. Pour l'évaluation et la programmation Le M 25 PXX dispose d'un programmateur/lecteur pratique. Ce programmateur se connecte directement à un PC et offre à l'utilisateur un accès et un contrôle directs de la mémoire flash série M 25 xxx dans n'importe quelle configuration. M45PExx est une série de puces de mémoire non volatile hautes performances avec une taille de grain plus élevée qu'auparavant. Toute page de 256 octets peut être effacée et programmée individuellement, et la commande Write offre la possibilité de modifier les données au niveau de l'octet. De plus, l'architecture du M45PExx est optimisée pour minimiser le logiciel d'application requis. Il faut 256 ms pour écrire, 12 ms pour programmer, ou 2 ms pour effacer pour modifier une page de 10 octets. Cela rend les puces de mémoire non volatile série hautes performances M45PExx très adaptées à une utilisation dans des applications nécessitant le stockage de grandes quantités de données changeant fréquemment. Les puces mémoire spécialisées sont personnalisées pour des applications spécifiques ou conçues pour répondre à des exigences spécifiques. Ils sont basés sur des matrices de mémoire standard avec des circuits d'E/S spécifiques et une logique interne spécialisée. Ces produits sont basés sur une EEPROM série et incluent une logique pour des applications telles que le moniteur d'ordinateur "Plug and Play" avec la norme VESA, les modules DRAM d'ordinateur, etc. Parmi ces microcircuits, on peut noter M24164-16 K b en cascade EEPROM avec adressage spécial, possibilité d'utiliser 8 appareils en cascade sur un bus et adressage spécial utilisé en cas de conflits sur le bus I 2 C. Une autre puce spécialisée qui peut être largement utilisée sur notre marché est M 34 C 00 - descripteur de carte électronique, conçu pour stocker de petites notes électroniques sur le tableau . Le M34C00 peut stocker le numéro d'enregistrement, les paramètres d'usine (par défaut), les paramètres utilisateur, les données sur les événements survenus au cours de la vie de la carte, les informations sur les pannes et la maintenance de n'importe quelle carte, etc. Cette puce dispose de 3 banques de 128 bits (une est non effaçable (type OTP), une banque EEPROM standard et une banque EEPROM standard avec protection permanente en écriture), I à deux fils ? Interface série bus C, alimentation de 2,5 V à 5,5 V, boîtier SO 8 ou TSSOP 8, plage de température de fonctionnement - 40 ... + 85°C. Puces mémoire sans contact sont un produit spécifique. Selon leur classification, d'une part, ils peuvent être attribués à des EEPROM spécialisées et, d'autre part, ils peuvent être distingués comme un type de mémoire indépendant, qui a récemment été largement utilisé dans divers domaines. ST a contribué au développement d'une nouvelle norme ISO pour la mémoire de communication sans contact - ISO 14443 type B (implémentée dans les dispositifs à microcontrôleur sur les cartes à puce dans les transports et de nombreuses autres applications), ainsi que les normes ISO 15693 et ISO 18000. ST propose désormais une nouvelle série de puces mémoire sans contact et de puces de communication sans contact avec interface RF pour des applications telles que les étiquettes, l'identification par radiofréquence (RFID) et les systèmes d'accès sans contact utilisant des puces mémoire spécialisées. Notons les caractéristiques de certains microcircuits de ce type très appréciés sur le marché russe. Microcircuit SRIX4 K dispose d'une EEPROM de 4096 bits utilisateur avec OTP, compteur binaire et protection en écriture. Conforme à la norme ISO 14443-2/3 type B. Il dispose d'une fonction anti-clonage brevetée par France Télécom. Fonctionne à une fréquence porteuse de 13,56 MHz avec une fréquence sous-porteuse de 847 kHz, une fréquence avec un débit de données de 106 kbps. La modulation d'amplitude (ASK) des données est utilisée lors de la transmission du lecteur vers la carte et la modulation de phase binaire (BPSK) pour la transmission de la carte vers le lecteur. Microcircuit LRI 512 a 512 bits avec verrouillage au niveau du bloc de données. Il est entièrement conforme aux exigences ISO 15693 (jusqu'à 1 mètre) et E. UN. S Fonctionne à une fréquence porteuse de 13,56 MHz avec un codage d'impulsions de 1/4 et 1/256 à des débits de données élevés et faibles sur une ou deux fréquences de sous-porteuse. La modulation d'amplitude des données est effectuée lors de la transmission du lecteur vers la carte et le codage Manchester est effectué lors de la transmission de la carte vers le lecteur. Dans une micropuce CRX14 Un mécanisme de communication radio est intégré à la puce avec protocole et modulation selon la norme ISO 14443 type B (interface radio). Doté de la fonction anti-clonage brevetée par France Télécom. Fournit un accès série à la base à une fréquence de 400 kHz sur un bus série à deux fils I ? C avec la possibilité de se connecter sur un bus à huit CRX 14. Il dispose d'un tampon de 32 octets pour les paquets d'entrée et de sortie et d'un calculateur de code de redondance cyclique intégré (calculateur CRC). Disponible en boîtier S 016 Narrow (compressé). ST est l'une des rares entreprises à développer et à produire des puces RAM non volatiles (NVRAM). La solution proposée par ST pour garantir la sécurité des données RAM en cas de panne ou de perte d'alimentation externe consiste à utiliser une alimentation de secours (batterie au lithium miniature) située directement au-dessus de la puce ou sur la carte système. Sur la base des problèmes résolus grâce à la RAM, ST produit quatre types de puces NVRAM : superviseurs, ZEROPOWER® NVRAM, Serial RTC et TIMEKEEPER® NVRAM. Il existe deux classes de superviseurs : les superviseurs à microprocesseur (Microprocesseur superviseur) et superviseurs ROM non volatiles (NVRAM superviseur), et une combinaison des deux classes est également possible. Les principales fonctions du superviseur du microprocesseur (µ P) sont la surveillance de la tension et la fonction de surveillance. La plupart des superviseurs de microprocesseurs incluent ces fonctionnalités. Dans les microcircuits combinés, l'intégration d'autres fonctions est possible. Les principales fonctions du superviseur NVRAM sont la surveillance de la tension avec commutation de batterie et protection en écriture. Le moniteur de tension protège le microprocesseur (et le système) en surveillant la tension d'alimentation et en générant un signal RÉINITIALISER (RÉINITIALISER) pour le passage du microprocesseur à l'état initial à une valeur trop basse de la tension d'alimentation. Cette possibilité s'appelle Faible Tension Détecter (LVD) - "Détection de basse tension". A la mise sous tension, le contrôleur de tension émet également un signal RESET jusqu'à ce que la tension d'alimentation se soit stabilisée. Cette possibilité s'appelle Puissance - on Réinitialiser (par) - "Reset à la mise sous tension". Le circuit de commutation de batterie de secours intégré surveille la tension de l'alimentation externe. Lorsqu'il tombe en dessous d'un certain seuil de commutation, il passe à l'alimentation par batterie, qui fournit une tension continue à la RAM statique à faible consommation (LPSRAM) pour y stocker les données. Un circuit de protection en écriture intégré surveille la tension de l'alimentation externe et, lorsqu'elle tombe en dessous d'un certain seuil, ferme l'accès à la LPSRAM. Parfois, pour obtenir de la RAM non volatile, les développeurs résolvent le problème de leur création au lieu d'utiliser les modules existants. La mémoire vive (SRAM) standard à faible consommation peut être convertie en NVRAM en ajoutant une batterie, des circuits de protection en écriture et des circuits de commutation de batterie. ST dispose de plusieurs appareils qui intègrent toutes ces fonctions. De plus, la batterie et le cristal sont intégrés dans un package SNAPHAT ®, ce qui simplifie la tâche de développement d'une solution NVRAM. Étant donné qu'une alimentation électrique ininterrompue de l'horloge temps réel nécessite un coupe-batterie et un circuit de protection en écriture, il est naturel de vouloir disposer d'une horloge temps réel dans le superviseur NVRAM. ST possède trois microcircuits qui ont cette combinaison - ce sont des microcircuits M41ST85, M48T201 и M48T212 . Ces trois dispositifs incluent également des fonctions de supervision de microprocesseur : POR, LVD et chien de garde. Les superviseurs NVRAM avec horloge temps réel sont appelés "TIMEKEEPER® Supervisor. L'un des derniers développements ST est une puce M41ST87 dans le boîtier SOX28 conçu pour être utilisé dans les caisses enregistreuses. Ce superviseur est spécifiquement conçu pour les applications nécessitant un haut degré de protection et de sécurité des données. Microcircuits M41ST87 combiné à des circuits de détection de falsification qui effacent le contenu de la mémoire du superviseur pour assurer la sécurité des appareils distants tels que les terminaux de point de vente et de carte de crédit. Ils intègrent un superviseur NVRAM, une horloge série en temps réel et un superviseur de microprocesseur dans un nouveau boîtier SOIC ST à 28 broches (SOX28). En plus du cristal, le boîtier SOX28 contient également un quartz de 32 kHz, ce qui réduit le profil et la taille de la zone de contact du microcircuit. Disponible en versions d'alimentation 3 V et 5 V, le M41ST87 intègre de nombreuses fonctions différentes et utilise sa propre alimentation de secours provenant d'une batterie externe ou normalement trouvée dans les systèmes, ce qui permet également de réaliser des économies. Le circuit de détection d'intrusion a deux entrées indépendantes, chacune pouvant être configurée pour plusieurs schémas de connexion différents. Lors de la détection du phénomène de falsification, les options de l'utilisateur incluent l'effacement des 128 octets de RAM interne, l'envoi d'une interruption au microprocesseur du système et une broche de signal dédiée pour effacer la RAM externe. Ces fonctionnalités empêchent un intrus d'accéder aux données sensibles (par exemple, le mot de passe d'un utilisateur) contenues dans n'importe quelle RAM, ainsi que d'interrompre le processeur du système pour être informé d'une faille de sécurité. Ces fonctions sont également fournies lorsque les puces M41ST87 fonctionnent en mode batterie de secours. D'autres options de sécurité incluent la détection de panne d'horloge et l'horodatage automatique lorsqu'une falsification est détectée. De plus, le M41ST87 fournit à l'utilisateur un numéro de série 64 bits unique. Le boîtier de puces M41ST87 avec quartz intégré contribue également à la sécurité. En plus d'économiser de l'espace et des coûts associés à l'ingénierie du système, le quartz est fermé à l'accès extérieur. De plus, il est mieux protégé des effets du milieu naturel. Compte tenu de tous les facteurs, on peut affirmer qu'une telle solution de ST vous permet de réduire le coût du système dans son ensemble. Puce NVRAM Superviseur M41ST87 peut être utilisé pour gérer la RAM à faible consommation. Les circuits intégrés suivants sont utilisés ici : un circuit de coupe-batterie automatique, un circuit d'autorisation d'accès (Chip - Enable Gate) pour protéger la RAM de l'écriture et un moniteur de batterie. Cela permet à l'utilisateur de créer une NVRAM à l'aide de la batterie de secours M41ST87 pour dupliquer l'alimentation LPSRAM. Le M41ST87 est basé sur une horloge en temps réel programmable alimentée par batterie avec des registres de compteur qui suivent l'heure et la date avec des résolutions allant de centièmes de secondes à des centaines d'années. Ils sont accessibles via l'interface I 2 C avec une fréquence de 400 kHz. Formée à l'aide de la technologie CMOS basse consommation, la RAM du circuit d'horloge en temps réel M41ST87 est organisée en 256x8 bits, avec des registres de 21 octets et possède 128 octets de sa propre NVRAM plus 8 octets alloués à un numéro de séquence unique. Le superviseur IC M41ST87 comprend deux circuits indépendants de pré-avertissement en cas de panne de courant (PFI/PFO) avec une référence de comparateur de 1,25 V, un circuit de réinitialisation qui peut être déclenché à partir de plusieurs sources sur deux entrées et un circuit de détection de basse tension qui émet un signal. .réinitialiser. Une minuterie de surveillance avec un délai d'attente programmable de 62,5 ms à 128 s peut également être utilisée comme source de réinitialisation. De plus, les circuits de détection de sabotage peuvent également être configurés comme sources de réinitialisation. Un ou les deux circuits PFI/PFO peuvent être utilisés non seulement pour fournir une alerte précoce en cas de panne de courant, mais également pour contrôler les circuits de réenclenchement. Ainsi, jusqu'à trois tensions d'alimentation différentes (y compris Vcc) peuvent être contrôlées lors de l'utilisation du M41ST87. Le boîtier SOX28 à profil bas prend peu de place sur la carte (2,4 x 10,42 mm, y compris les broches). Les puces M41ST87 fonctionnent dans la plage de température industrielle de -40 o C à +85 o C. Pour les solutions de montage en surface et de RAM haute densité, ST suggère d'utiliser un superviseur séparé et plusieurs LPSRAM. Une telle solution multi-puces nécessite souvent moins d'espace sur la carte que d'autres solutions et est bien moins coûteuse que les DIP hybrides. Les utilisateurs peuvent connecter différentes quantités de LPSRAM au superviseur ST NVRAM approprié, ce qui permet de configurer une grande variété de densités et de capacités. Les combinaisons typiques incluent : - Solution SMT 16Mbps, 3V ou 5V utilisant le superviseur M40Z300 sans batterie supérieure avec quatre RAM basse consommation de type M68Z512 ; - Solution SMT 1Mbit ou 4Mbit, 3V utilisant le superviseur M40SZ100W SNAPHAT® et une SRAM basse consommation type M68Z128W ou M68Z512W. Puce série ZEROPOWER® tirent leur nom de leur capacité à sauvegarder des données en l'absence d'alimentation secteur externe. Ils se composent de deux composants principaux : la RAM basse consommation (LPSRAM) et la NVRAM superviseur (Figure 4). La LPSRAM typique consomme généralement moins d’un µA lorsqu’elle fonctionne uniquement sur batterie et peut stocker des données pendant plusieurs années lorsqu’elle est alimentée par une batterie au lithium miniature. Le superviseur NVRAM se compose de deux circuits principaux : un circuit coupe-batterie et un circuit de protection en écriture. Le circuit de commutation de batterie fait passer l'alimentation LPSRAM de l'alimentation régulée du système (Vcc) à l'alimentation par batterie (Vbat). Ce circuit surveille Vcc et lorsqu'il commence à chuter, l'alimentation LPSRAM est commutée sur la batterie de secours.
Lorsque Vcc descend en dessous d'une certaine valeur de seuil, le microprocesseur peut se comporter de manière erratique, ce qui peut conduire à des écritures erronées et même effacer le contenu de la RAM. Le circuit de protection en écriture empêche le microprocesseur d'accéder à la LPSRAM pour éviter cette situation. Tous les microcircuits ZEROPOWER® NVRAM Les entreprises ST ont les mêmes capacités et aucun autre circuit externe n'est requis. Actuellement, les microcircuits sont produits avec des superviseurs NVRAM et LPSRAM intégrés sur la même puce avec une densité allant jusqu'à 256 kbit et moins. Pour des densités plus élevées, deux microcircuits séparés sont toujours utilisés.
Les puces NVRAM de ST sont disponibles dans une variété de boîtiers. Le principal package de montage en surface (SMT) est le package SNAPHAT® (Fig. 5a). La puce du boîtier SOH 28 a un brochage SRAM standard et la batterie est montée sur le dessus avec des fermoirs, ce qui facilite son remplacement. Type de logement CHAPEAU (Fig. 5b) a une batterie non amovible. Il est recommandé pour les applications traversantes. Pour les solutions traversantes et une densité de RAM élevée, un boîtier DIP hybride est disponible, dans lequel la LPSRAM et le superviseur sont des puces distinctes montées sur une carte de circuit imprimé commune avec la batterie (Figure 15c). Des densités de RAM allant jusqu'à 16 Mo de bits sont actuellement disponibles. Pour les développeurs, l'une des dernières NVRAM ZEROPOWER ® est la puce M 48 Z 32 V dans un boîtier à profil bas. Ébrécher M48Z32V dispose d'une densité de mémoire LPSRAM de 32 Kx8 à 3,3 V. Le boîtier SOIC à 44 broches à profil bas ne s'élève qu'à 0.12" (3,05 mm) du circuit imprimé, offrant aux utilisateurs une plus grande flexibilité dans la disposition de la carte et éliminant les problèmes de taille pour les concepteurs en hauteur. Microcircuit M48Z32V dispose d'un commutateur de batterie de secours intégré et de circuits de protection en écriture en cas de panne de courant combinés à une mémoire SRAM basse consommation de 256 kbits. Le temps d'accès pour ces puces est de 35 ns pour le M48Z32V-35MT1 et de 70 ns pour le M48Z32V-70MT1. Ne consommant que 200nA (typ. à 40°C), le M48Z32V peut stocker des données pendant dix ans d'autonomie avec une capacité de 18mAh. Cette puce est compatible avec les systèmes qui contiennent déjà des batteries au lithium sur la carte. Combiner un châssis à profil bas avec de la valeur M48Z32V lui permet d'être utilisé comme une solution NVRAM réussie dans de nombreuses applications. En utilisant ses contacts pour se connecter à n'importe quelle alimentation par batterie, la puce M48Z32V peut être utilisée comme une RAM statique asynchrone ordinaire pour n'importe quel microprocesseur ou microcontrôleur. Le M48Z32V est fabriqué dans un boîtier SO44, similaire au boîtier SOH44 SNAPHAT® de type ST, mais sans la batterie supérieure. Il est alimenté par une alimentation 3,3V (±10%) et fonctionne dans la plage de température commerciale (0 à 70°C).
Micropuces TIMEKEEPER® NVRAM sont basés sur l'utilisation de la technologie de base NVRAM ST. Parce que les puces ZEROPOWER ® NVRAM sont alimentées par batterie, l'ajout d'une horloge en temps réel étend considérablement les capacités et les applications des puces NVRAM. Votre nom TIMEKEEPER® de tels microcircuits ont été obtenus précisément grâce à la présence d'une horloge en temps réel avec un calendrier, qui donne l'heure, le jour et la date exacts au système même en l'absence d'alimentation externe du système (Fig. 6). Les puces TIMEKEEPER® NVRAM sont basées sur la NVRAM ZEROPOWER®, à laquelle s'ajoute un circuit d'horloge/calendrier en temps réel, comprenant un oscillateur à cristal de 32 kHz. Le circuit de commutation d'alimentation d'urgence utilisé pour stocker les données dans la LPSRAM est également utilisé pour le RTC. De même, dans l'intérêt de la protection en écriture RTC, le schéma de protection en écriture NVRAM est appliqué. Le générateur RTC est optimisé en puissance et sa consommation ne dépasse pas 40 nA. Le principe de fonctionnement d'une horloge temps réel est d'utiliser un oscillateur de 32 kHz puis de diviser la fréquence par plusieurs compteurs. Le premier compteur divise la fréquence du générateur par 32,768 et sa sortie produit un signal d'une fréquence d'un hertz. Le compteur suivant compte le nombre de secondes et envoie un signal au compteur des minutes une fois par minute. Les compteurs successifs suivants continuent de diviser la fréquence vers le bas jusqu'à produire une impulsion par siècle. Une logique supplémentaire est utilisée pour contrôler le nombre de jours de chaque mois et prendre en compte les années bissextiles. Les données aux sorties des compteurs correspondent à l'heure et à la date courantes. Ces paramètres sont transférés dans la zone de mémoire distribuée NVRAM et apparaissent comme des adresses ordinaires de cellules RAM. Les utilisateurs lisent/écrivent l'heure et la date en lisant/écrivant ces adresses dans l'espace NVRAM. Les tampons permettent une lecture/écriture "transparente" des données RTC. Lors de la lecture du RTC, une trame de données capturées sur l'état en temps réel actuel est stockée dans des tampons, à partir desquels les données sont lues par le microprocesseur. La présence d'une trame de données garantit l'invariance du temps lors du prochain cycle de lecture par le microprocesseur. De même, lors d'un cycle d'écriture, les buffers conservent les données issues du microprocesseur et attendent la fin du cycle d'écriture des informations jour-date-heure pour transférer simultanément les données entrantes vers les compteurs d'heures. Les registres RTC sont mappés sur LPSRAM. Pour cela, de 8 à 16 octets de LPSRAM sont utilisés. Le jour, la date et l'heure sont lus et écrits comme des adresses RAM ordinaires. Intégrant la ZEROPOWER ® NVRAM, les puces TIMEKEEPER ® NVRAM conservent toutes leurs caractéristiques principales, y compris l'absence de circuits externes supplémentaires. Avec des densités de mémoire allant jusqu'à 256 kbps, l'horloge temps réel et le superviseur NVRAM sont intégrés sur la même puce que la LPSRAM. Pour des densités de mémoire plus élevées, une puce LPSRAM séparée est utilisée. Selon la technologie d'exécution, les composants qui composent la puce peuvent être placés dans un seul boîtier "hybride", ou sur le même substrat dans un boîtier IC séparé (la technologie émergente du boîtier TIMEKEEPER ®). Comme les puces TIMEKEEPER® NVRAM, les horloges série en temps réel (Port série RTC) suivre le temps réel actuel même en l'absence d'alimentation externe du système. Au lieu de l'interface parallèle asynchrone SRAM standard, les RTC série utilisent un bus série. Les appareils ST sont disponibles en deux versions de l'interface série standard de l'industrie : I ? C et SPI. Ces puces sont basées sur la NVRAM TIMEKEEPER ® en réduisant le nombre de NVRAM à quelques octets et en changeant l'interface vers l'une des normes énumérées ci-dessus. La plupart des appareils Port série RTC contiennent un interrupteur de batterie, des circuits de protection en écriture et de nombreuses autres fonctions de supervision de microprocesseur modernes, telles que la réinitialisation de l'alimentation et la minuterie de surveillance (Fig. 7). Pour les applications qui ne nécessitent pas de redondance ou qui n'ont besoin que d'une redondance à court terme à l'aide d'un condensateur, ST fournit des dispositifs RTC série plus simples et moins chers, tels que M 41 T 0 и M 41 T 80 .
Les circuits intégrés d'horloge en temps réel série complets de ST disposent de nombreuses fonctions de supervision de microprocesseur. Par exemple, M 41 T81 - c'est Serial RTC avec interface I2Avec 400 kHz, Alarme, Watchdog programmable, générateur d'onde carrée programmable, en boîtier de type SO 8 ou SOX28 SOIC (avec quartz intégré au boîtier). Ébrécher M 41 T 94 est le premier appareil série RTC ST avec interface SPI. Il a des circuits P O R / LVD intégrés, un chien de garde programmable, une alarme, la possibilité de connecter un bouton de réinitialisation. La puce est disponible en boîtiers SO 16 et SOH 28 SNAPHAT ® . Puce série RTC M 41 ST 84 avec I interface2C 400 kHz se distingue par les capacités avancées du superviseur du microprocesseur. En plus des fonctions P O R/LVD, de surveillance programmable et d'alarme, il fournit une alerte précoce en cas de panne de courant (PFI/PFO) et une réinitialisation des entrées. Fabriqué dans un boîtier SO 16. Les puces ST NVRAM modernes ont atteint un tel niveau d'intégration que certaines d'entre elles (M41ST85, M41ST87 и M41ST95) peuvent être classés à la fois comme superviseurs Serial RTC et TIMEKEEPER®. Le niveau d'intégration atteint permet désormais de placer le quartz directement dans un boîtier de microcircuit monolithique à côté du cristal, et de ne pas le sortir vers la batterie supérieure. Un exemple d'une telle solution qui améliore la fiabilité et la sécurité est un microcircuit М41ST85МХ6 . Outre les puces SERIAL RTC hautement intégrées, ST produit des dispositifs contenant le minimum nécessaire pour une sortie continue vers le système en temps réel. Les micropuces sont de tels dispositifs. M 41 T 0 и M 41 T80. Ils contiennent un ensemble complet de compteurs de temps et prennent en compte les caractéristiques des années bissextiles. Les fonctionnalités supplémentaires de ces appareils incluent un signal d'alarme programmable avec traitement d'interruption, une sortie d'onde carrée programmable et une sortie de signal séparée de 32 kHz utilisée comme signal d'entrée de référence pour les générateurs d'horloge d'autres puces. Grâce à ces capacités, ces puces couvrent les besoins applicatifs d’une grande partie du marché grand public. Les CI M41T0 et M41T80 disposent d'une interface série I standard.2C 400 kHz et fonctionnent dans la plage de températures industrielles de -40 o C à +85 o C. Fabriqués dans des boîtiers à montage en surface, les deux appareils fonctionnent à partir d'une source d'alimentation avec des tensions de 2 V à 5,5 V avec une faible consommation de courant. Par exemple, le M41T0 ne consomme que 900 nA en mode veille et 35 µA en mode actif (en utilisant une alimentation typique de 3,0 V). Le M41T80 consomme 1,5 µA en mode veille (avec une tension d'alimentation typique de 3,0 V) et seulement 30 µA en mode actif (avec une tension d'alimentation maximale de 3,0 V). En plus de la tâche principale d'horlogerie, la puce M41T0 dispose d'une option de bit d'arrêt d'oscillateur pour détecter la dérive de fréquence du générateur d'horloge due à une diminution de la tension d'alimentation. Quant au M41T80, ses propriétés de synchronisation sont complétées par une interruption d'alarme programmable avec modes snooze, une sortie de fréquence dédiée de 32 kHz et une sortie d'onde carrée programmable de 1 Hz à 32 kHz. La broche dédiée de 32 kHz peut être utilisée pour piloter des microprocesseurs et des microcontrôleurs avec un circuit d'horloge à verrouillage de phase qui nécessite 32 kHz comme référence. De plus, la même broche peut être utilisée pour la synchronisation d'horloge des microcircuits lorsqu'ils fonctionnent en modes basse consommation. La sortie 32 kHz est conçue pour un fonctionnement continu, mais peut être désactivée par le logiciel utilisateur. La fonction d'alarme de la puce M41T80 dispose d'un mode avec alarme se répétant d'une fois par an à une fois par seconde. La fonction de programmation d'onde carrée permet de programmer sa fréquence de 1 Hz à 32 kHz avec un multiplicateur de 2.
La puce M41T80 se connecte facilement sur le bus I2C 400 kHz avec presque tous les microprocesseurs et microcontrôleurs (Fig. 8), et avec l'ajout d'une diode et d'un condensateur externes, il peut toujours prendre en charge le microcontrôleur lors d'une panne de courant momentanée. Depuis le bus, je2C fonctionne avec un drain ouvert, il n'y a donc aucun problème d'adaptation de tension entre le microprocesseur et le M41T80, et il suffit d'utiliser une diode pour le découplage de tension. Lors de l'utilisation d'un condensateur de 1 F et d'une tension d'alimentation Vcc de 3,3 V, le temps de sauvegarde prévu est d'environ 10 jours. Les circuits intégrés M41T80 sont disponibles dans un boîtier SO8 de petite taille. Également disponible dans le package TSSOP8. Le dispositif le plus simple de la série de puces SERIAL RTC ST est une puce M 41 T0, développé sur la base de M41T00, M41T0. Cet appareil n'a pas de coupe-batterie et d'étalonnage de l'horloge logicielle, mais dispose d'une fonction de détection de panne de générateur et d'une interface I2C à partir de 400 kHz. Microcircuit M41T0 lors de l'utilisation d'un condensateur externe 1 F à 3,3 V, il peut fournir une alimentation de secours jusqu'à deux semaines. La batterie supérieure pour les puces ST NVRAM est fournie séparément et cela doit être pris en compte lors de la commande de ces circuits. Les puces mémoire NVRAM sont également produites par d'autres sociétés, mais beaucoup d'entre elles ne possèdent pas les fonctionnalités inhérentes aux composants ST. Les puces NVRAM STMicroelectronics se distinguent principalement par une intégration plus élevée, la présence d'un coupe-batterie intégré et la possibilité de calibrer l'horloge par logiciel, pour lequel un logiciel est utilisé (disponible sur le site Web de ST). Publication : cxem.net
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