如何使用現(xiàn)成的串行EPROM仿真解決編碼方案

本文解釋了如何使用現(xiàn)成的串行 EEPROM 的 EPROM 仿真模式以及不尋常的編碼方案來(lái)解決問(wèn)題。

動(dòng)機(jī)

出于保修原因，有時(shí)需要對(duì)某些事件進(jìn)行計(jì)數(shù)和記錄，例如電源循環(huán)、操作時(shí)間、硬（按鈕）重置和超時(shí)。用于此目的的傳統(tǒng)電子計(jì)數(shù)器由觸發(fā)器構(gòu)建，使用二進(jìn)制代碼，如圖 1 所示。當(dāng)所有觸發(fā)器都設(shè)置時(shí)達(dá)到最大計(jì)數(shù)，因此計(jì)數(shù)器的大小由在感興趣的時(shí)間間隔內(nèi)要計(jì)數(shù)的最大事件數(shù)。

在自然二進(jìn)制代碼中，位值從一位到下一位加倍。

滿足要求

雖然基于觸發(fā)器的計(jì)數(shù)器很容易構(gòu)建，但它有很大的缺點(diǎn)。當(dāng)它達(dá)到計(jì)數(shù)限制時(shí)，它會(huì)歸零（重置自身）。它的操作也是不穩(wěn)定的——它需要電力來(lái)維持其計(jì)數(shù)狀態(tài)。第一個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在達(dá)到極限時(shí)凍結(jié)計(jì)數(shù)器來(lái)解決；您可以通過(guò)連接電池來(lái)保持柜臺(tái)電源來(lái)解決第二個(gè)問(wèn)題。但是這些措施可能是不可接受的，因?yàn)樗鼈儠?huì)增加成本并且只能在有限的時(shí)間內(nèi)起作用。

有一個(gè)替代方案。您可以在 EEPROM 或某種其他形式的非易失性 (NV) 存儲(chǔ)中備份計(jì)數(shù)值。下次上電時(shí)，計(jì)數(shù)器可以預(yù)加載存儲(chǔ)在此 NV 存儲(chǔ)器中的值。除非將 NV 內(nèi)存嵌入到另一個(gè)芯片（如微控制器或 FPGA）中，否則內(nèi)存內(nèi)容并不安全，因?yàn)閮?nèi)存芯片很容易在電路板上移除、重新編程（重置）和更換。因此，這種方法不滿足不可復(fù)位的要求。

過(guò)去的詭計(jì)

EPROM 是另一種不需要電池的非易失性存儲(chǔ)器。隨著微處理器的出現(xiàn)，EPROM 在 1970 年代開(kāi)始流行。剛出廠時(shí)，所有 EPROM 字節(jié)都讀取 FFh。通過(guò)將單個(gè)位從 1（已擦除）到 0（已編程）進(jìn)行編程來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；編程需要 12V 到 13V 的脈沖。在加載新數(shù)據(jù)之前，您必須通過(guò)封裝中內(nèi)置的窗口將芯片暴露在高強(qiáng)度紫外線下來(lái)擦除整個(gè)內(nèi)存。一次性可編程 (OTP) EPROM 沒(méi)有窗口，因此無(wú)法擦除。由于這些不便之處，EPROM 的普及已經(jīng)逐漸減少，取而代之的是 EEPROM 和高密度閃存，它們都可以在 5V 或更低的電壓下操作和編程。盡管如此，通過(guò)將 OTP EPROM 的單向編程（1 到 0）和不可擦除性與現(xiàn)代 EEPROM 技術(shù)相結(jié)合，您可以獲得一種稱為 EPROM 仿真模式的新功能。EPROM 仿真模式是實(shí)現(xiàn)非易失性、不可復(fù)位計(jì)數(shù)器的關(guān)鍵技術(shù)。

EPROM 仿真模式

串行接口 EEPROM 的一個(gè)共同特征是頁(yè)面寫(xiě)入緩沖器，它可以讓您一次性編程整個(gè)存儲(chǔ)器頁(yè)面。收到寫(xiě)命令后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將來(lái)自尋址存儲(chǔ)器頁(yè)面的數(shù)據(jù)加載到頁(yè)面寫(xiě)入緩沖區(qū)。對(duì)于 EPROM 仿真模式，寫(xiě)緩沖器被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)移位寄存器（圖 2）。傳入的新數(shù)據(jù) (D-IN) 在進(jìn)入緩沖區(qū) (S-IN) 之前饋入一個(gè)與門(mén)，該門(mén)將其與緩沖區(qū)數(shù)據(jù) (S-OUT) 組合在一起。因此，與門(mén)確保存儲(chǔ)位在被編程為 0 后不能更改為 1。在頁(yè)面的所有位的完整循環(huán)之后，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)再次與存儲(chǔ)頁(yè)中的數(shù)據(jù)對(duì)齊?，F(xiàn)在可以開(kāi)始寫(xiě)周期，將整個(gè)緩沖區(qū)復(fù)制回非易失性 EEPROM。

EPROM 仿真將新數(shù)據(jù)和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的按位邏輯與寫(xiě)回內(nèi)存。

編輯：hfy