Microchip 93XX56A/B/C系列2K Microwire兼容串行EEPROM深度解析

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(chǎng)景。Microchip的93XX56A/B/C系列2K Microwire兼容串行EEPROM就是其中的佼佼者。今天，我們就來(lái)深入探討一下這款產(chǎn)品的特性、功能以及應(yīng)用要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

Microchip的93XX56A/B/C系列是2Kbit低電壓串行電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）。該系列產(chǎn)品采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)，具有低功耗、高可靠性等特點(diǎn)，非常適合用于低功耗、非易失性存儲(chǔ)的應(yīng)用場(chǎng)景。

1.1 產(chǎn)品選型

1.2 產(chǎn)品特性

• 低功耗CMOS技術(shù)：有效降低能耗，延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航時(shí)間。
• ORG引腳選擇字長(zhǎng)：對(duì)于‘56C’版本，可通過(guò)ORG引腳選擇8位或16位字長(zhǎng)，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。
• 自定時(shí)擦除/寫(xiě)入周期：包括自動(dòng)擦除功能，簡(jiǎn)化了操作流程。
• 自動(dòng)全擦除：在全寫(xiě)入操作之前自動(dòng)執(zhí)行全擦除，提高了數(shù)據(jù)寫(xiě)入的效率。
• 電源開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)保護(hù)電路：確保在電源開(kāi)關(guān)過(guò)程中數(shù)據(jù)的安全性。
• 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3線串行I/O：方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
• 設(shè)備狀態(tài)信號(hào)：通過(guò)Ready/Busy信號(hào)，可實(shí)時(shí)了解設(shè)備的工作狀態(tài)。
• 順序讀取功能：支持連續(xù)讀取數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)讀取效率。
• 高擦除/寫(xiě)入次數(shù)：可達(dá)1,000,000次，保證了產(chǎn)品的使用壽命。
• 長(zhǎng)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：數(shù)據(jù)保留時(shí)間超過(guò)200年，確保數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
• 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)：符合Pb - free和RoHS標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

二、電氣特性

2.1 絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓（VCC）：最大7.0V。
• 所有輸入和輸出相對(duì)于VSS： - 0.6V至VCC + 1.0V。
• 存儲(chǔ)溫度： - 65°C至 + 150°C。
• 加電時(shí)的環(huán)境溫度： - 40°C至 + 125°C。
• 所有引腳的ESD保護(hù)：≥4 kV。

2.2 DC特性

不同型號(hào)在不同溫度和電源電壓范圍內(nèi)，其輸入輸出電壓、電流等參數(shù)有所不同。例如，在VCC ≥ 2.7V時(shí)，高電平輸入電壓（VIH1）為2.0 - VCC + 1V；在VCC < 2.7V時(shí)，高電平輸入電壓（VIH2）為0.7VCC - VCC + 1V。

2.3 AC特性

時(shí)鐘頻率、時(shí)鐘高低時(shí)間、芯片選擇建立和保持時(shí)間等參數(shù)也因電源電壓和型號(hào)的不同而有所差異。例如，在4.5V ≤ Vcc < 5.5V時(shí)，93XX56C的時(shí)鐘頻率（FCLK）最大為3MHz。

三、功能描述

3.1 啟動(dòng)條件

當(dāng)CS和DI在CLK的上升沿同時(shí)為高電平時(shí)，設(shè)備檢測(cè)到啟動(dòng)位。在檢測(cè)到啟動(dòng)條件之前，CS、CLK和DI可以任意組合變化，但不會(huì)觸發(fā)設(shè)備操作。只有在啟動(dòng)條件檢測(cè)到后，且輸入了所需的操作碼、地址和數(shù)據(jù)位，指令才會(huì)被執(zhí)行。

3.2 數(shù)據(jù)輸入/輸出（DI/DO）

DI用于同步輸入啟動(dòng)位、操作碼、地址和數(shù)據(jù)，DO用于在讀取模式下同步輸出數(shù)據(jù)。需要注意的是，當(dāng)將DI和DO連接在一起時(shí)，在讀取操作前的“虛擬零”期間可能會(huì)發(fā)生“總線沖突”，此時(shí)可通過(guò)在DI和DO之間連接一個(gè)電阻來(lái)限制電流。

3.3 數(shù)據(jù)保護(hù)

當(dāng)VCC低于特定電壓時(shí)，‘93AA’和‘93LC’設(shè)備為1.5V，‘93C’設(shè)備為3.8V，所有操作模式將被禁止。此外，EWEN和EWDS命令可提供額外的數(shù)據(jù)保護(hù)，防止在正常操作中意外編程。

3.4 擦除操作

ERASE指令將指定地址的所有數(shù)據(jù)位強(qiáng)制設(shè)置為邏輯‘1’。在加載最后一個(gè)地址位后，CS拉低，除‘93C’設(shè)備外，CS引腳的下降沿啟動(dòng)自定時(shí)編程周期；‘93C’設(shè)備則由最后一個(gè)地址位前的CLK上升沿啟動(dòng)寫(xiě)入周期；可通過(guò)DO引腳的狀態(tài)來(lái)判斷擦除操作是否完成。

3.5 全擦除（ERAL）

ERAL指令將整個(gè)存儲(chǔ)陣列擦除為邏輯‘1’狀態(tài)。其操作與擦除操作類似，但操作碼不同。VCC必須≥4.5V才能正常執(zhí)行ERAL操作。

3.6 擦除/寫(xiě)入禁用和啟用（EWDS/EWEN）

設(shè)備上電后處于EWDS狀態(tài)，所有編程模式必須先執(zhí)行EWEN指令才能進(jìn)行。執(zhí)行EWEN指令后，編程保持啟用狀態(tài)，直到執(zhí)行EWDS指令或移除Vcc。

3.7 讀取操作

READ指令從指定的存儲(chǔ)位置讀取數(shù)據(jù)，并通過(guò)DO引腳輸出。在輸出8位（ORG引腳為低或A版本設(shè)備）或16位（ORG引腳為高或B版本設(shè)備）數(shù)據(jù)之前，會(huì)先輸出一個(gè)虛擬零位。當(dāng)CS保持高電平時(shí)，支持順序讀取。

3.8 寫(xiě)入操作

WRITE指令將8位（ORG為低或A版本設(shè)備）或16位（ORG引腳為高或B版本設(shè)備）數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定地址。對(duì)于93AA56A/B/C和93LC56A/B/C設(shè)備，在最后一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)鐘輸入DI后，CS的下降沿啟動(dòng)自定時(shí)自動(dòng)擦除和編程周期；對(duì)于93C56A/B/C設(shè)備，則由最后一個(gè)數(shù)據(jù)位的CLK上升沿啟動(dòng)。可通過(guò)DO引腳的狀態(tài)來(lái)判斷寫(xiě)入操作是否完成。

3.9 全寫(xiě)入（WRAL）

WRAL指令將指定的數(shù)據(jù)寫(xiě)入整個(gè)存儲(chǔ)陣列。執(zhí)行WRAL指令時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)執(zhí)行ERAL操作，但芯片必須處于EWEN狀態(tài)。VCC必須≥4.5V才能正常執(zhí)行WRAL操作。

四、引腳描述

4.1 芯片選擇（CS）

高電平選擇設(shè)備，低電平取消選擇并使設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式。在編程周期中，即使CS拉低，編程周期也會(huì)繼續(xù)完成。CS在連續(xù)指令之間必須至少低電平250ns。

4.2 串行時(shí)鐘（CLK）

用于同步主設(shè)備與93XX系列設(shè)備之間的通信。操作碼、地址和數(shù)據(jù)位在CLK的上升沿時(shí)鐘輸入，數(shù)據(jù)位也在CLK的上升沿時(shí)鐘輸出。

4.3 數(shù)據(jù)輸入（DI）

用于同步輸入啟動(dòng)位、操作碼、地址和數(shù)據(jù)。

4.4 數(shù)據(jù)輸出（DO）

在讀取模式下，用于同步輸出數(shù)據(jù)。在擦除和寫(xiě)入周期中，可提供Ready/Busy狀態(tài)信息。

4.5 組織（ORG）

對(duì)于‘56C’版本，當(dāng)ORG引腳連接到VCC或邏輯高電平時(shí)，選擇（x16）內(nèi)存組織；當(dāng)連接到VSS或邏輯低電平時(shí)，選擇（x8）內(nèi)存組織。93XX56A設(shè)備始終為（x8）組織，93XX56B設(shè)備始終為（x16）組織。

五、封裝信息

該系列產(chǎn)品提供多種封裝形式，包括8引腳PDIP、SOIC、MSOP、6引腳SOT - 23、8引腳2x3 DFN/TDFN和8引腳TSSOP等。不同封裝形式的尺寸和引腳布局有所不同，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

六、應(yīng)用建議

6.1 電源設(shè)計(jì)

確保電源電壓在設(shè)備的額定范圍內(nèi)，避免因電源波動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備故障。同時(shí)，可在電源引腳附近添加去耦電容，以減少電源噪聲的影響。

6.2 引腳連接

正確連接各個(gè)引腳，特別是CS、CLK、DI和DO引腳，確保通信的穩(wěn)定性。在連接DI和DO引腳時(shí)，注意避免總線沖突。

6.3 數(shù)據(jù)保護(hù)

在使用過(guò)程中，合理使用EWEN和EWDS命令，防止意外編程。同時(shí)，可在CS引腳添加外部上拉或下拉電阻，增強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)。

6.4 編程操作

在進(jìn)行擦除、寫(xiě)入等編程操作時(shí)，要根據(jù)設(shè)備的時(shí)序要求進(jìn)行操作，確保操作的正確性。同時(shí)，可通過(guò)DO引腳的狀態(tài)來(lái)判斷操作是否完成。

Microchip的93XX56A/B/C系列2K Microwire兼容串行EEPROM是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的非易失性存儲(chǔ)器。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的型號(hào)和封裝形式，并注意電源設(shè)計(jì)、引腳連接、數(shù)據(jù)保護(hù)和編程操作等方面的問(wèn)題，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。