雖然大多數內存研發項目致力于提升內存容量和降低成本，但僅需極少量內存的一種新型內存應用已經崛起?！?a href="http://m.1cnz.cn/v/" target="_blank">智能”設備的發展表明，嵌入式系統越來越需要一種能夠存儲少量系統信息的方法。

　　此類存儲內容可能包括設備和系統ID、制造信息、校準數據、序列化數據或其它任何可有效用作系統元數據的類似信息。容量需求通常在1K比特左右。但關鍵是，由于這些內存所提供的能力可能被視為管理功能或開銷，而不是對系統功能的直接貢獻，它們的尺寸和功耗必須做到絕對的最小化，這樣才能防止額外功能導致系統超出其功耗和尺寸要求。

　　為滿足上述需求，一種新型串行EEPROM（SEEPROM）已經問世。Atmel的AT21CS01是該領域的最新成員，它可以自行供電，只需兩個引腳，而且與同類內存相比，能夠在更低的功耗和電壓水平上運行。本文將探討AT21CS01的能力，并將其與主要競品進行對比。

　　與眾不同的特性

　　AT21CS01的主要優勢源于其所需的最小的引腳數量、自行供電能力以及其存儲單元非凡的存儲可靠性。

　　雙引腳接口

　　AT21CS01只需兩個引腳，其中一個是接地引腳。這意味著，包括供電在內的所有功能都由SI/O引腳提供。該引腳是一個開漏信號，依賴一個作為上拉電阻的外部電阻。AT21CS01扮演從器件角色，另一個器件處理器則扮演主器件角色。主從器件都能驅動SI/O引腳或對其值進行采樣。線路驅動和采樣的時序實現了無需其它信號的通信協議。

　　最多8個AT21CS01能夠與一個主器件共享一個SI/O引腳 。每個從器件通過一個3位從器件地址與其它器件區分開來，這些地址由Atmel在工廠測試時編入器件中。用戶可以使用一個唯一的部件號購買一個指定的從器件地址，以確保共享SI/O 線路的每一個從器件都擁有唯一的地址。

　　圖1. 一個處理器最多可尋址 8個SEEPROM從器件。一個SEEPROM輸入通過上拉電阻RPUP兼作電源。

　　讀寫AT21CS01所用的協議非常類似于常見的I2C協議，以至于現有的I2C驅動程序代碼經過很少的修改就能使用。所需的改變僅有：

　　· 在協議結構層，I2C器件ID被一個操作碼和器件地址的組合替代。

　　· 在物理層，需要進行一些改變，這是因為，雖然I2C是一種雙信號（SDA和SCL）協議，但AT21CS01只使用一個信號（SI/O）。時序由從器件在內部決定。

　　自行供電

　　用于傳輸協議的引腳也被用作器件的電源引腳。由于該引腳在通信期間經常被下拉，一個電源管理電路將對內部電容器充電，以便能在SI/O 信號電平處于低位的短時間內提供電源。如果SI/O 信號電平處于低位的時間較長，內部電容器的電量將會耗盡。這就是需要時復位器件的方法。

　　圖2.SI/O信號通過上拉電阻RPUP驅動內部邏輯和電源管理電路，后者提取電能并將其存儲在一系列電容器中（圖中僅顯示一個電容器）。一個上拉電阻可服務多個器件。

　　器件可由低至1.7 V的上拉電壓供電，該值為同類最低。最大電流也非常小，僅為500 μA（寫操作）、300 μA（讀操作） 和2.5μA（空閑時）。

　　卓越的耐用性

　　EEPROM存儲單元有一個由擦寫次數決定的使用壽命，被稱為耐用性。大多數EEPROM的耐用性為1萬次-20萬次。為了延長使用壽命，耐用性較低的器件需要使用復雜的“磨損均衡”算法確保所有存儲單元能夠以大致相同的速度老化。

　　與此相比，AT21CS01的耐用性高達100萬次。這一超高耐用性意味著不需要采用任何磨損均衡算法，從而簡化了器件，為架構賦予了更好的空間、粒度和安全性。

　　與競品SEEPROM的對比

　　AT21CS01的所有重要參數均優于競品。以下各節詳細列出了這些參數，并將它們與Maxim DS2431、TI BQ2022A和Microchip 11A010的參數進行了對比。

　　接口

　　AT21CS01擁有一個單引腳接口（加上接地引腳）。該接口協議在I2C的基礎上建模，簡化了對現有I2C驅動程序代碼的修改。在物理層，各項操作自動同步，從而省卻了時鐘類信號。競品擁有各種專有方案，它們都需要定制的驅動程序代碼。Microchip的產品還需要一個單獨的VCC引腳。

　　功耗

　　AT21CS01擁有同類最低功耗?？臻e時，電流只用于監測單線通信活動，并為驅動器件的電容器充電，通常僅為700 nA或更低。

　　耐用性/保留時間

　　耐用性是指一個存儲單元在實現額定保留時間的同時可被寫入的次數。保留時間是指一個存儲單元能夠在所有運行條件下存儲其狀態并被可靠讀取的時間長度。這些參數可有效確定器件的使用壽命。

　　* 鑒定測試。

　　**OTP：單次可編程。編程一次后，器件不能被重寫。

　　架構和安全防護

　　AT21CS01的主內存陣列分為四個區，每個區的內容可被永久鎖定，以防止擅自更改應該永不改變的數據。

　　* OTP：單次可編程；根據其定義，所有存儲單元被永久鎖定。對任何存儲單元均不能編程。

　　序 號

　　AT21CS01配有一個與主內存陣列分開的安全性寄存器。該寄存器的前64位是一個工廠編程的序號，用于唯一標識該器件，而且可用于標識一個模塊或系統。該序號不能被重寫。提供一個CRC碼，用于提高可靠性。

　　用戶可編程的安全性寄存器空間

　　安全性寄存器的16個高位字節可由用戶編程，用于定義專有系統序號等。如果需要的話，這些數據還能被永久鎖定，以防被重寫。

　　最低上拉工作電壓

　　對更低的系統能耗的需求可通過降低工作電壓部分滿足。與最小工作電壓較高的器件相比，最小工作電壓較低、電流也較低的器件消耗的能量較少。請注意，只有最接近的競品需要一個額外的VCC引腳。

　　編程電壓

　　為了支持編程，EEPROM存儲單元需要較高的電壓，接近12 V。AT21CS01可利用低壓電源在內部生成任何所需電壓。無法在內部自行生成電壓的任何器件都將需要一個額外的12V外部電源。

　　靜電放電（ESD）防護

　　由于AT21CS01非常適合小巧的便攜設備，它必須能夠抵御靜電，該器件具備強大的防護能力，符合IEC 61000-4-2 Level 4 ESD標準，最大可抵御±8kV接觸放電和±15kV空氣放電。　
　

　　數據讀出速率

　　AT21CS01的設計目標是支持系統管理功能（而非運行功能），某些系統可能要求足夠高的數據讀出速率，以免妨礙運行功能。AT21CS01提供兩個數據速率選項：常規（15.4 kbps）和高速（125 kbps）。

　　總結

　　AT21CS01的所有參數均占據優勢。下表匯總了上述對比。這些優勢使得AT21CS01成為全新系統設計的首選單線SEEPROM。

　　* 鑒定測試。

　　**OTP：單次可編程。編程一次后，器件不能被重寫。
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