【实战经验】M95xxx EEPROM介绍

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zero99 发布时间：2017-4-1 15:27

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M95xxx EEPROM介绍

前言
以带标识页的M95M01-DF EEPROM为例，介绍M95xxx系列EEPROM，包括内存组织、SPI接口时序、指令、读写时间、供电、写保护以及出厂参数等等。

M95xxx EEPROM介绍

M95M01-DF特性介绍
   • 访问接口：SPI
   • 时钟速率：16MHz
   •内存组织
      ·1Mbit(128KByte)
      · 页大小：256字节
   • 写操作：
      ·页写时间5ms
      · 字节写时间5ms
   • 写保护设置：
      ·四分之一内存保护
      ·一半内存保护
      · 整个内存保护
   • 供电：
      · 对于M95M01-R，1.8V~5.5V。
      ·对于M95M01-DF，1.7V~5.5V。

   • 工作温度范围：-40~+85摄氏度
   • 400万次写周期
   • 200年数据保存时间
   •封装：SO8、TSSOP8、WLCSP

   •Identification Page：256字节。Identification page用来存储应用程序的敏感数据，可以被永久锁存为只读模式。M95xx系列EEPROM分为带标识页和不带标识页的型号，根       据芯片编号来区分。

M95xx系列EEPROM命名规则

内存组织

引脚框图和信号描述

信号描述：
   • 串行数据输出Q：该信号用来从设备移出串行数据，数据在时钟下降沿移出。
   • 串行数据输入(D)：该信号用来输入串行数据到设备，当时钟上升沿时，被写入的指令、地址和数据的值被锁存。
   • 串行时钟(C)：SPI通信的时钟。
   • 芯片选择(S )：当输入信号为低时，设备被选择。
   • 保持(HOLD )：HOLD 可以用来暂停串行通信，低电平有效。
   • 写保护(W )：对内存进行写保护配置引脚，在通过写指令操作内存过程中，要维持该引脚的电平不变。
   • 供电(VCC)：供电引脚。
   •  地(VSS)：接地引脚。

SPI时序
M95M01支持SPI接口访问，支持以下两种模式：
   • CPOL = 0, CPHA = 0
   • CPOL = 1, CPHA = 1
   对于这两种模式，一种模式是输入数据在串行时钟的上升沿锁存，另外一种模式是输出数据在时钟的下降沿有效。时序图如下图所示：

指令
所有的命令在发送时需要高位在前，指令集如下表所示：

写使能指令WREN
通过WREN指令来使能写使能的WEL位。

写禁止指令WRDI
写禁止指令WRDI用来复位WEL位，该为设置位0时禁止写或写状态寄寄存器命令来访问EEPROM。

读状态寄存器指令RDSR
读状态寄存器RDSR用来读状态寄存器，状态寄存器可以在任意时刻被读取，建议在发送一个新指令到EEPROM之前先检查写进度。状态寄存器地输出是连续的1个字节，从0到7位，如下图所示：

状态寄存器如下：

• WIP位：写进度指示位，指示内存忙于在写周期中，该位为1则指示在写周期中忙，为0则空闲；
• WEL位：该为设置为1时，内部的写使能开启；当设置为0时，内部的写使能禁止，此时任何的写或写状态寄存器指令被阻止访问。WEL位可以被以下几种情况复位：
·上电
· WRDI指令执行完成
·WRSR指令执行完成
·WRITE指令执行完成
• BP1，BP0位：块保护位(BP1，BP0)是非易失的，它们两位决定软件写保护的区域大小。这两位由写状态寄存器命令WRSR来设置。
•

• SRWD位：状态寄存器写禁止位(SRWD)位和硬件保护信号W 结合起来操作。

写状态寄存器指令WRSR
写状态寄存器(WRSR)用来写一个新值到状态寄存器中，在写状态寄存器命令操作之前，需要先执行写使能WREN指令。写状态寄存器用来改变BP1，BP0，SRWD位的值，写状态寄存器不影响b6, b5, b4, b1(WEL), b0(WIP)的值，即b1(WEL)位是由写使能命令WREN来改变其值的，而b0(WIP)是状态为，不能修改。

读内存指令
当前如果有写周期在执行中，是无法进行读内存操作的。有效的地址位是A16~A0，地址位A23~A17不用关心。

写内存指令
字节写时序图如下：

页写时序图如下：

   有以下几种情况，写内存指令是不被接受和执行的：
      • 写使能位WEL没有被置1；
      • 写周期在执行中；
      • 在数据传输的最后一个位b0被锁存后，设备还没被取消选择，S 还未置高；
      • 要访问的地址页在块保护的区域中。

读标识页指令
   读标识页时序图如下：

256字节的标识页是一个附加的页，能够被写和永久锁存为只读模式。读标识页的最大数量不能超过页边界，否则会读取到不可预测的数据。例如，从位置90开始读取标识页数据，读取的数量不能超过166，因为页边界时256字节。
假如有写周期在执行中，那么读标识页指令不被接受和执行。

写标识页指令
写标识页时序图如下所示：

256字节的标识页能够被写和永久锁存为只读模式。

数据保护
状态寄存器中的写禁止位SRWD，是配合写保护引脚W 一起使用的，它们一起决定的保护模式如下表所示：

      写状态寄存器WRSR对b6,b5,b4,b1,b0位没有影响， b6,b5,b4一直是0。
      状态寄存器写禁止位SRWD在状态寄存器中的初始化状态为0，通过WREN命令设置了WEL位后，不管W 引脚的电平如何，都允许写状态寄存器WRSR。
当状态寄存器写禁止位SRWD被置1后，根据W 引脚的电平有以下两种情况：
   • 当W 引脚为高时，通过WREN命令设置了WEL位后，允许写状态寄存器WRSR。
   • 当W 引脚为低时，不管是否通过WREN命令设置了WEL位，都不允许写状态寄存器WRSR。
   内存中的数据，可以被设置为软保护(SPM)，也可以设置为硬保护，其中软保护是通过设置块保护位BP1，BP0。以下两种情况发生时，将会进入硬件保护模式HSM：
   • W 引脚输入低电平后，置SRWD位为1；
   • 置SRWD位为1后，W 引脚输入低电平。
   假如W 引脚一直为高，则硬件保护模式HSM不会被激活，此时只有软件保护模式SPM，使用状态寄存器中的BP1，PB0来设置要保护的内存区域。

读锁状态
   读锁状态时序图如下所示：

读锁状态指令用来检查标识页是否被锁或为只读模式，地址位A10必须为1，其它地址不用关心。锁存位是读取到的数据的最低位，该位为1则锁存被激活，该位为0则锁存未被激活。

锁状态查询
所状态指令时序图如下所示：

   锁标识指令永久地锁存标识页为只读模式。该执行执行之前，先要执行写指令WREN。地址A10必须为1，其它地址位可以不关心。数据字节必须按照二进制的xxxx xx1x发送，x位的值不需关心。
有以下几种情况会导致锁标识指令不被接受和执行：
   • 写周期已经在进行中；
   • 块保护位设置为(BP1，BP0) = (1，1) ;
   • 数据传输边界时的S 上升沿出现。

上电状态
   上电以后，EEPROM将会有如下状态：
   • 待机模式；
   •  设备上电后，EEPROM是被取消选择的状态，需要S 下降沿来开启指令传输；
   •  不在保持状态下；
   •  写使能锁存位是复位为0的；
   •  写进度位使复位为0的；
   状态寄存器中的SRWD，BP1和BP0是断电后不会改变的，非易失的。

交货状态
   整个内存区域和标识页的字节都设置为0xFF。状态寄存器写禁止位SRWD和块锁存位BP1、BP0都初始化为0。

结论
   通过对M95xxx系列EEPROM进行介绍，能够快速指导用户如何使用HOST访问EEPROM内存和进行写保护设置，用户可以在设计产品过程中参考本文档进行软件设计，特别是写保护设计部分。