深入解析Microchip 25AA128/25LC128 128K SPI總線串行EEPROM

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，串行EEPROM是一種常用的非易失性存儲(chǔ)器，廣泛應(yīng)用于各種需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的場景。Microchip的25AA128/25LC128 128K SPI總線串行EEPROM以其高性能、低功耗和豐富的特性，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：25LC128T-I SN.pdf

二、產(chǎn)品概述

2.1 產(chǎn)品選型

2.2 產(chǎn)品特性

• 高速時(shí)鐘：最大時(shí)鐘頻率可達(dá)10 MHz，能夠滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
• 低功耗CMOS技術(shù)：在不同工作模式下，電流消耗較低。例如，寫電流（最大）在5.5V、10 MHz時(shí)為5 mA，讀電流在相同條件下也為5 mA，而待機(jī)電流在5.5V時(shí)僅為5 μA。
• 大容量存儲(chǔ)：采用16,384 x 8 - 位組織，提供128 Kbit的存儲(chǔ)容量。
• 快速寫入：自定時(shí)擦除和寫入周期最大為5 ms，提高了數(shù)據(jù)寫入效率。
• 塊寫保護(hù)：可以選擇保護(hù)陣列的無、1/4、1/2或全部區(qū)域，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性。
• 內(nèi)置寫保護(hù)：具備上電/掉電數(shù)據(jù)保護(hù)電路、寫使能鎖存器和寫保護(hù)引腳，進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)安全。
• 順序讀取：支持順序讀取數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的連續(xù)獲取。
• 高可靠性：具有1,000,000次擦除/寫入周期的耐久性，數(shù)據(jù)保留時(shí)間超過200年，ESD保護(hù)大于4000V。
• 環(huán)保合規(guī)：符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。
• 寬溫度范圍：工業(yè)溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，擴(kuò)展溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，適用于多種惡劣環(huán)境。
• 汽車級(jí)認(rèn)證：通過汽車AEC - Q100認(rèn)證，可應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

3.2 DC特性

DC特性包括輸入輸出電壓、電流和電容等參數(shù)。例如，高電平輸入電壓（VIH）最小為0.7 VCC，低電平輸入電壓（VIL）在不同VCC條件下有不同的取值范圍。這些參數(shù)對于正確設(shè)計(jì)電路和確保器件正常工作至關(guān)重要。

3.3 AC特性

AC特性主要涉及時(shí)鐘頻率、各種信號(hào)的建立時(shí)間、保持時(shí)間和延遲時(shí)間等。例如，時(shí)鐘頻率（FCLK）在不同VCC范圍內(nèi)有不同的最大值，4.5V ≤ Vcc ≤ 5.5V時(shí)為10 MHz，2.5V ≤ Vcc ＜ 4.5V時(shí)為5 MHz，1.8V ≤ Vcc ＜ 2.5V時(shí)為3 MHz。這些參數(shù)決定了器件的高速性能和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

四、引腳描述

4.1 引腳功能

4.2 引腳詳細(xì)說明

• CS（芯片選擇輸入）：低電平選中器件，高電平使器件進(jìn)入待機(jī)模式。在進(jìn)行任何操作之前，需要將CS置低。
• SO（串行輸出）：用于在讀取周期中將數(shù)據(jù)從器件中移出，數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘的下降沿之后移出。
• WP（寫保護(hù)）：與狀態(tài)寄存器中的WPEN位配合使用，用于禁止對狀態(tài)寄存器中的非易失性位進(jìn)行寫入操作。
• SI（串行輸入）：用于向器件傳輸指令、地址和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘的上升沿被鎖存。
• SCK（串行時(shí)鐘）：用于同步主設(shè)備和器件之間的通信，SI上的指令、地址或數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入的上升沿被鎖存，SO上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入的下降沿更新。
• HOLD（暫停）：用于在串行序列進(jìn)行中暫停傳輸，而無需重新傳輸整個(gè)序列。在不使用此功能時(shí)，必須將其保持為高電平。

五、功能描述

5.1 工作原理

25XX128通過簡單的串行外設(shè)接口（SPI）總線進(jìn)行訪問，包含一個(gè)8 - 位指令寄存器。在操作過程中，CS引腳必須為低，HOLD引腳必須為高。指令、地址和數(shù)據(jù)均采用MSb優(yōu)先的方式傳輸。

5.2 讀取序列

讀取操作時(shí)，先將CS拉低，發(fā)送8 - 位READ指令，接著發(fā)送16 - 位地址（其中兩個(gè)MSB為“無關(guān)”位）。之后，存儲(chǔ)在所選地址的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)將在SO引腳上移出。通過持續(xù)提供時(shí)鐘脈沖，可以順序讀取下一個(gè)地址的數(shù)據(jù)。當(dāng)達(dá)到最高地址（3FFFh）時(shí)，地址計(jì)數(shù)器將回繞到地址0000h，允許無限繼續(xù)讀取周期。讀取操作通過將CS引腳拉高來終止。

5.3 寫入序列

在寫入數(shù)據(jù)之前，必須通過發(fā)送WREN指令來設(shè)置寫使能鎖存器。之后，將CS置低，發(fā)送WRITE指令、16 - 位地址和要寫入的數(shù)據(jù)。一次最多可以發(fā)送64字節(jié)的數(shù)據(jù)，但所有字節(jié)必須位于同一頁面內(nèi)。寫入操作完成后，寫使能鎖存器將被復(fù)位。

5.4 寫使能和寫禁止

WREN指令用于設(shè)置寫使能鎖存器，允許寫入操作；WRDI指令用于復(fù)位寫使能鎖存器，禁止寫入操作。在一些情況下，如上電、成功執(zhí)行WRDI指令、成功執(zhí)行WRSR指令或成功執(zhí)行WRITE指令后，寫使能鎖存器將被復(fù)位。

5.5 讀取狀態(tài)寄存器指令

通過RDSR指令可以訪問狀態(tài)寄存器。狀態(tài)寄存器包含寫操作進(jìn)行中（WIP）位和寫使能鎖存器（WEL）位等信息。WIP位指示器件是否正在進(jìn)行寫操作，WEL位指示寫使能鎖存器的狀態(tài)。

5.6 寫入狀態(tài)寄存器

WRSR指令允許用戶寫入狀態(tài)寄存器中的非易失性位，從而選擇對存儲(chǔ)陣列的不同保護(hù)級(jí)別。通過設(shè)置BP0和BP1位，可以選擇保護(hù)陣列的無、1/4、1/2或全部區(qū)域。

六、數(shù)據(jù)保護(hù)和上電狀態(tài)

6.1 數(shù)據(jù)保護(hù)

為了防止意外寫入數(shù)據(jù)，器件采取了多種保護(hù)措施。例如，上電時(shí)寫使能鎖存器被復(fù)位，必須發(fā)送寫使能指令才能設(shè)置寫使能鎖存器；在字節(jié)寫入、頁面寫入或狀態(tài)寄存器寫入后，寫使能鎖存器將被復(fù)位；必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘周期后將CS置高才能啟動(dòng)內(nèi)部寫入周期；在內(nèi)部寫入周期期間，對存儲(chǔ)陣列的訪問將被忽略。

6.2 上電狀態(tài)

器件上電后處于低功耗待機(jī)模式，寫使能鎖存器被復(fù)位，SO處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。需要將CS從高電平轉(zhuǎn)換為低電平才能進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)。

七、封裝信息

7.1 封裝形式

該器件提供多種封裝形式，包括8 - 引腳DFN、8 - 引腳PDIP、8 - 引腳SOIC、8 - 引腳SOIJ和8 - 引腳TSSOP。不同的封裝形式適用于不同的應(yīng)用場景和電路板布局。

7.2 封裝標(biāo)記信息

每個(gè)封裝都有相應(yīng)的標(biāo)記信息，用于標(biāo)識(shí)器件的型號(hào)、溫度等級(jí)、生產(chǎn)年份和周數(shù)等信息。這些信息有助于工程師在生產(chǎn)和維護(hù)過程中準(zhǔn)確識(shí)別器件。

八、總結(jié)

Microchip的25AA128/25LC128 128K SPI總線串行EEPROM以其豐富的特性、高可靠性和廣泛的應(yīng)用范圍，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的存儲(chǔ)解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇器件的型號(hào)和封裝形式，同時(shí)注意器件的電氣特性和操作流程，以確保電路的正常工作和數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)。你在使用這款EEPROM時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。