CypressのシリアルF-RAMメモリ製品が、EEPROMの106に対して1016という実質的に破られない耐久性を実現し、ページ書き込みを5,000倍高速化し、EEPROMの10mAに対して3mAという低い電力レベルで動作する仕組みをご覧ください。 また、ソフトウェアのロードに関するチュートリアルを含むPSoK® 4パイオニア キットの詳細なデモ トレーニングで、すべてをまとめる方法を確認することもできます。
こんにちは。CypressのF-RAMマーケティング チームのGrant Hulseです。
今日は、PSoC 4パイオニア キットとアダー ボードを使用して、シリアルF-RAMメモリ製品を紹介します。F-RAMは強誘電体ランダムアクセスメモリの略です。EEPROMに比べて3つの重要な利点があります。まず第一に忍耐力です。
現在、耐久性は、不揮発性メモリセルが消耗する前に書き換えることができる回数として定義されています。シリアルEEPROMの場合、その数は約100万回になります。これは、特定のアドレスに1分ごとに書き込む場合は約2年、同じアドレスに1秒ごとに書き込む場合は2週間になります。
では、これをF-RAMと比較してみましょう。F-RAMの耐久性は1億倍、つまり100兆倍です。これは10の14乗で、毎秒同じメモリ位置に複数回書き込むと数百万年になります。これにより、F-RAMテクノロジーは事実上、破られないものになります。2番目はスピードです。
シリアルEEPROMへの書き込みには非常に長い時間がかかります。通常、メモリのページ全体をグループ化し、それを一度に書き込みます。これには数ミリ秒かかります。F-RAMは違います。1バイトまたは数ワードを40メガヘルツのクロック速度で書き込むことができます。これは、そのEEへの同様の書き込みよりも5,000倍以上高速です。EEPROMの機能を複製し、一度に全ページを書き込む場合でも、当社のF-RAM製品はそれらのページ書き込みを200倍高速に実行できます。
3番目はパワーです。より高速で不揮発性であるだけでなく、はるかに低い電力または電流レベルでこれらの機能を提供します。これにより、F-RAMは、ハンドヘルドのバッテリー駆動アプリケーションなど、超低消費電力を必要とするあらゆるものに最適なソリューションになります。ここでは、デモの設定とソフトウェアのロードについて詳しく説明します。
したがって、この時点でデモ キットとPCを目の前に置いておくことをお勧めします。これはデモボードです。PSoC 4パイオニア キットの上部にクリップで取り付けます。ボードの下部には、J1 ～ J4の4つのコネクタがあります。これらはパイオニア キットのコネクタと一致します。4つのコネクタを並べて、F-RAMボードをPioneer Kitボードに装着するだけです。
組み立てられたデモはこちらです。デモボードはパイオニアキットに取り付けられています。このスイッチ1 (SW1) は2つのソケットに個別に電力を供給するので、今のところはオン/オフの位置にしてください。ボードの向きを調整できるように、USBケーブルをPioneer Kitにのみ接続しました。まだPCに接続していません。私たちのボードの上部には2つのソケットがあります。
1つはF-RAM部分用、もう1つはEEPROM部分用です。これにより、テクノロジを比較する並列テストを実行できるようになります。256K F-RAMはこのソケットにあります。この特定のF-RAMはS-P-IまたはSPI、つまりシリアル ペリフェラル インターフェイス部品ですが、I-squared-C部品に切り替えたり、密度を変更したりすることができます。
ソケットは8ピンSOICパッケージ用です。これらのF-RAMのいくつかをキットと一緒に送ります。USBコネクタが下部にあり、パッケージの上部のマーク文字が正しい向きになっており、ピン1にくぼみがあります。F-RAM ICは、このUSBコネクタに関連してここに配置されます。ソケットにはバネが付いています。
ICを配置したら、ソケットを押し下げてから持ち上げると、リード線がつかまれます。2つ目は256KシリアルEEPROMです。これらのうちいくつかもキットに付属していました。これには同じスプリング式ソケットが付いています。では、ここまでに説明したとおりにキットが組み立てられるまで、ビデオを一時停止してください。
組み立てが完了したので、PCに接続し、ソフトウェアをダウンロードして、デモを実行する準備が整いました。これでスイッチ1をオンの位置にすることができます。これによって、ソケットに取り付けられた2つの部品に電力が供給されます。USBケーブルをPCに差し込みます。これら3つのステータスLEDがこのように点灯し、デモ ボードの実行準備が完了します。このポイントに到達するまで、ここでビデオを一時停止します。
デモ ソフトウェアをインストールしたら、[スタート] > [すべてのプログラム] > [Cypress] に移動し、「Serial SPI F-RAM Demo」を探してクリックし、そのデモを開きます。すると、このデモ画面が開きます。
はい、うまくいきました。
とりあえずこのデモ画面を閉じましょう。これで、.hexファイルをロードしてデモ ボードを構成する準備が整いました。再度、[スタート] > [すべてのプログラム] > [Cypress] に移動して、PSoC Programmerを開きます。3.20.0を持っています。右下のボードに接続されていることを確認してください。次に、ローカル ドライブに保存した16進ファイルを選択し、プログラム ボタンをクリックします。
そこには。デモを実行する準備ができました。デモ画面を詳しく見てみましょう。もう一度開けてください。画面には4つのセクションがあります。左上にはデバイス設定セクション、左下に3つのテストの選択肢を表示するテスト パネル セクション、右側にはF-RAMデータ結果とEEPROMデータ結果が表示されます。
デバイス設定を確認しましょう。U1/U3は、F-RAM ICを配置する最初のソケットです。U2/U4は、EEPROM ICを配置する2番目のソケットです。これらの部品は両方とも256Kビットなので、密度は256に正しく設定されています。弊社が提供した256K EEPROMのページ サイズは64バイトです。書き込み遅延は0ミリ秒から10ミリ秒の間で設定できます。
EEPROMの最悪の書き込みファイルは5ミリ秒です。テストではこの数値を変えてみます。データバイトの書き込みの場合、この最初のボックスを00からFFの16進数までの任意の数字に設定するだけです。これを実行してボックスの外をクリックすると、逆の16進数が2番目のボックスに表示されます。
これらは、単純な比較テスト中にメモリ全体を埋めるために16進数とその逆数を使用する単なるテスト パターンです。それでは、テスト パネルを見てみましょう。ここでは、EEPROMに対するF-RAMの価値を示すために使用できる3つの異なるテストを示します。書き込み遅延テスト、スループット テスト、および電源障害テスト。
まず、書き込み遅延テストを紹介します。このテストでは、同じデータをF-RAMデバイスとEEPROMデバイスの両方にフルスピードで実行します。F-RAMは優れた速度により、エラーなしですべてのデータをキャッチしますが、EEは書き込みを行う前にメモリの各ページが削除されるまで待機する必要があるため、ほとんどのデータを逃してしまいます。
このページ遅延は、最悪の場合5ミリ秒です。これがどのように見えるかお見せします。書き込み遅延を0ミリ秒に設定します。言い換えると、EEPROMへのページ書き込みの間に遅延は発生せず、これは部品仕様に違反します。書き込みデータ バイトに16進数55を入力します。補数データは自動的にAA 16進数に計算されます。
繰り返しますが、任意のテストに対して任意の16進数をここに入力できます。実行する各テストの間に配置するために数字を変更するだけです。「書き込み遅延テスト」ボタンをクリックして、書き込み遅延テストを実行します。計算してみましょう。1ページあたり64バイトなので、256Kの部品には512ページのEEPROMが存在します。
結果は、F-RAMがすべてのデータをキャッチし、すべて緑色であることを示しています。しかし、EEPROMは、書き込みの間に各ページを消去する低速のEEPROM部分を許可しなかったため、512ページのうち86ページしか正しく書き込めませんでした。ここで、もう一度テストを実行し、EEPROMにもう少し時間を与えてみましょう。
ページ遅延を1ミリ秒に設定してみましょう。これはまだEEPROMにとって速すぎますが、このちょっとした助けがあれば、より多くのデータをメモリに取り込むことができるはずです。書き込みデータ バイトをランダムに33 16進数に変更すると、補数データはCC 16進数になります。したがって、テストでは新たな比較が可能になります。
今回も、F-RAMはすべて緑色で、EEPROMのパフォーマンスも向上しましたが、1ミリ秒の遅延があっても、EEPROMは重要なデータをすべてキャプチャすることはできません。最後にもう一度実行します。今回はEEPROM仕様に従って、書き込み遅延を5ミリ秒に設定してみましょう。
これにより、EEPROMにページ消去と書き換えのプロセスを完了するために必要な時間が与えられます。再度、書き込みデータ バイトをランダムに66 16進数に変更します。補数データは99hexとなり実行します。さあ、EEPROMがすべてのデータをキャッチし、より高速なF-RAMパーツのように緑色で高速になっているのがわかります。
当社が提供するもう1つの速度比較テストはスループット テストです。スループット テストは自動車レースのようなものです。両方のメモリはできるだけ早くいっぱいになります。より高速なメモリであるF-RAMは、メモリが完全に書き込まれると最初にゴールラインを通過します。EEPROMは、ずっと後になってようやくすべてのメモリが書き込まれたときにゴールラインを通過します。
スループット テストを実行するには、書き込み遅延を5ミリ秒に設定します。この書き込み遅延はSPI EEPROM専用であり、動作仕様を満たすことができます。ここでも、書き込みデータ バイトを16進数77に変更し、補数を16進数88にします。スループット テスト ボタンをクリックします。
テストが完了すると、F-RAMの書き込みにかかる合計時間は約0.16秒、EEPROMの書き込みにかかる合計時間は約2.7秒であることがわかります。つまり、F-RAMはEEPROMよりも16倍速く書き込めることになります。実は、これがこのデモキットの制限です。
仕様上、F-RAMは同じサイズのEEPROMよりも200倍高速です。これは本当に素晴らしいテストです。3番目で最後のテストは、電源障害テストです。電源障害テストは、データ保存の最後の瞬間、つまり突然電源が失われた瞬間を調べます。
EEは、ストアを完了する前にメモリの1ページ全体を5ミリ秒間保持する必要があるため、そのページ全体が危険にさらされます。電源が遮断されると失われます。EE設計には、EEが最後の保存を完了するまで十分な時間保持するためのバッテリーまたは大容量のコンデンサーを含める必要があります。そうしないと、最後のデータ ページが永久に失われます。
F-RAMには遅延はありません。したがって、バッテリーやコンデンサを使用せずに、受信したデータの最後の完全なバイトを保存します。電源障害テストを再度実行するには、EEPROMの書き込みデータを5ミリ秒に書き込み、再度、書き込みデータ バイトを任意の値に変更します。「電源障害テスト」ボタンをクリックし、黄色のLEDが数回点滅してから消灯するまで待ちます。
これは、デモ セットアップが電源障害テストの準備ができていることを示します。次に、F-RAMボード上のこのオン/オフ スイッチをオフの位置に切り替えて、電源をオフにします。電源を切った後、最後の書き込み可能なアドレスを示す結果ウィンドウが画面に表示されることに注意してください。
スイッチをオンの位置に戻してデモの電源を入れます。それでは結果ウィンドウを見てみましょう。F-RAM結果ウィンドウには、期待されたデータがF-RAMに書き込まれ、正しく保存されたことを示す緑色が表示されます。しかし、最後のページの1ページ、つまりEEPROM上の64バイトのデータが失われています。
これは結果の単一の赤い線で示されます。繰り返しになりますが、システムで突然電源障害が発生すると、EEの全ページのデータが破損する可能性がありますが、F-RAM内のすべてのデータは常に安全です。
さて、これでシリアルF-RAMデモのトレーニングは完了です。楽しんでいただければ幸いです。覚えておいてください。高速書き込みや大量の書き込みが必要な場合は、F-RAM製品を検討してください。非常に優れた機能が多数あります。
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