EEPROM内部原理

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A2, A1, A0是EEPROM的地址引脚,用于设置设备地址。它们的作用如下:

  1. 设备寻址:

    • 这三个引脚允许在I2C总线上唯一地标识EEPROM芯片。
    • 通过不同的连接方式(接高、接低或悬空),可以为同一类型的EEPROM芯片设置不同的地址。
  2. 地址空间扩展:

    • 使用这三个引脚,可以在同一I2C总线上连接最多8个相同类型的EEPROM芯片(2^3 = 8)。
    • 每个芯片可以有不同的地址组合,从000到111。
  3. 硬件配置:

    • 这些引脚通常直接连接到VCC(高电平)或GND(低电平),或通过跳线或开关进行配置。
  4. 与DEVICE ADDRESS COMPARATOR的关系:

    • 图中显示A2, A1, A0连接到DEVICE ADDRESS COMPARATOR。
    • 当主设备发送地址时,COMPARATOR会将这个地址与A2-A0设置的地址进行比较。
    • 如果匹配,COMPARATOR会通过COMP信号通知SERIAL CONTROL LOGIC,表示该芯片被选中。
  5. 灵活性:

    • 这种设计允许在系统设计时更灵活地使用多个EEPROM,而无需更改软件或主控制器的配置。

通过正确设置A2, A1, A0,可以在同一I2C总线上当DEVICE ADDRESS COMPARATOR通过COMP信号通知SERIAL CONTROL LOGIC时,SERIAL CONTROL LOGIC会执行以下操作:

  1. 激活芯片:

    • SERIAL CONTROL LOGIC确认该EEPROM芯片被选中,准备接收后续命令。
  2. 命令解析:

    • 开始解析随后通过SDA线传来的命令(如读或写操作)。
  3. 控制数据流:

    • 对于写操作:

      • 激活DATA WORD ADDR/COUNTER,准备接收要写入的地址。
      • 设置内部状态为写模式。
      • 准备接收即将写入的数据。
    • 对于读操作:

      • 同样激活DATA WORD ADDR/COUNTER,获取要读取的地址。
      • 设置内部状态为读模式。
      • 准备从指定地址读取数据。
  4. 控制信号生成:

    • 生成必要的控制信号,如:
      • 向H.V. PUMP/TIMING发送EN信号,为可能的写操作准备高压。
      • 向DATA WORD ADDR/COUNTER发送LOAD信号,加载地址。
  5. 访问控制:

    • 检查WP(写保护)信号的状态,确定是否允许写操作。
  6. 数据传输协调:

    • 协调EEPROM、DATA RECOVERY、SERIAL MUX和D_OUT/ACK LOGIC之间的数据流。
  7. 时序管理:

    • 管理整个读/写过程的时序,确保各个步骤按正确的顺序和时间进行。
  8. 应答生成:

    • 通过D_OUT/ACK LOGIC生成适当的应答信号(ACK),告知主设备通信状态。
  9. 错误处理:

    • 如果在操作过程中检测到任何错误(如试图写入被保护的区域),SERIAL CONTROL LOGIC会中止操作并生成适当的错误响应。

总的来说,SERIAL CONTROL LOGIC在收到COMP信号后,会orchestrate整个EEPROM的内部操作,确保正确执行主设备的命令,并管理数据的读取或写入过程。它是EEPROM内部操作的中枢,协调各个模块的工作,确保整个芯片按预期工作。使用多个EEPROM芯片,每个都有唯一的地址,从而扩展系统的存储容量或分隔不同的数据存储区域。

DATA WORD ADDR/COUNTER 模块在EEPROM中扮演着关键角色,主要用于管理和跟踪数据的存储位置。具体功能如下:

  1. 地址存储:

    • 存储当前操作(读或写)的EEPROM内部地址。
  2. 地址计数:

    • 能够自动增加(INC)地址,便于连续读写操作。
  3. 顺序访问支持:

    • 允许在一次I2C通信会话中连续访问多个内存位置,无需重新发送地址。
  4. 地址加载:

    • 通过LOAD信号从SERIAL CONTROL LOGIC接收新的起始地址。
  5. 地址解码:

    • 将接收到的地址信息解码,以便正确访问EEPROM阵列中的特定位置。
  6. 循环缓冲支持:

    • 当达到EEPROM容量上限时,可以自动回环到起始地址。
  7. 与其他模块的交互:

    • 向EEPROM阵列提供当前操作的地址。
    • 与SERIAL CONTROL LOGIC交互,接收控制信号和提供地址信息。
    • 可能与X DEC和Y DEC(行列解码器)协作,确定具体的存储单元。
  8. 多字节操作支持:

    • 在多字节读写操作中,自动增加地址,无需主设备重新发送地址。
  9. 页写操作支持:

    • 在页写模式下,保持高位地址不变,仅增加低位地址,直到页边界。
  10. 地址边界检查:

    • 确保地址不超出EEPROM的有效范围。

通过这些功能,DATA WORD ADDR/COUNTER模块简化了EEPROM的寻址过程,提高了数据访问效率,特别是在连续读写操作中。它允许灵活的数据访问模式,同时确保地址始终保持在有效范围内,是EEPROM正常功能的重要组成部分。

H.V. PUMP/TIMING 模块在EEPROM中扮演着重要角色,主要用于支持写操作。其作用包括:

高压生成:

产生写入EEPROM所需的高电压。普通操作电压不足以改变存储单元的状态。

写入时序控制:

管理写入操作的精确时序,确保数据被正确写入存储单元。

电荷泵功能:

通过电荷泵电路将低电压升高到写入所需的电压水平。

写入使能:

由SERIAL CONTROL LOGIC的EN (Enable) 信号控制,仅在需要时激活。

能量管理:

控制高压的产生和分配,优化能量使用,减少不必要的功耗。

写入保护:

配合写保护机制,确保只在允许的情况下提供写入电压。

擦除支持:

对于支持电擦除的EEPROM,提供擦除操作所需的电压和时序。

可靠性保障:

精确控制写入电压和时间,防止过度应力损坏存储单元。

写入周期管理:

控制单次写入的持续时间,确保数据被完全写入。

冷启动支持:

在芯片启动时,可能需要为内部逻辑提供稳定的工作电压。

H.V. PUMP/TIMING 模块确保EEPROM能够可靠地执行写操作,同时保护芯片免受电气应力的影响。它是实现EEPROM非易失性存储功能的关键组件。

X DEC和Y DEC模块是EEPROM中的行列解码器,用于定位和访问存储阵列中的特定单元。它们的主要作用如下:

  1. 地址解码:

    • 将DATA WORD ADDR/COUNTER提供的地址转换为具体的行(Y)和列(X)选择信号。
  2. 存储单元选择:

    • X DEC(列解码器)选择特定的列。
    • Y DEC(行解码器)选择特定的行。
  3. 访问控制:

    • 激活选定的存储单元,使其可以被读取或写入。
  4. 多位操作支持:

    • 在页写入或多字节读取操作中,可以快速切换选中的列,而保持同一行激活。
  5. 存储阵列接口:

    • 作为地址逻辑和实际存储阵列之间的接口。
  6. 访问效率提升:

    • 通过并行选择多个列(在页操作中),提高数据访问速度。
  7. 功耗优化:

    • 仅激活需要访问的存储单元,减少不必要的功耗。
  8. 地址映射:

    • 实现逻辑地址到物理存储单元的映射。
  9. 冗余支持:

    • 在某些设计中,可能支持冗余行或列的选择,提高芯片的良品率。
  10. 交错访问:

    • 在一些高级设计中,可能支持交错访问模式,进一步提高读写速度。

X DEC和Y DEC模块共同工作,确保EEPROM能够准确、高效地访问存储阵列中的每个单元。它们是连接地址逻辑和实际存储单元的桥梁,对EEPROM的性能和功能起着关键作用。

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