AT24C128, AT24C256

Микросхемы двухпроводного последовательного EEPROM емкостью 128 кбит и 256 кбит

Отличительные особенности:

• Работа при пониженном и стандартном напряжении питания

  - 2.7В (Vсс = 2.7В..5.5В)

  - 1.8В (Vсс = 1.8В..3.6В)

• Организация памяти 16384 x 8 и 32768 x 8
• Двухпроводной последовательный интерфейс
• Триггеры Шмита на входах для подавления шума
• Двунаправленный протокол передачи данных
• Совместимость с частотами синхронизации 1 МГц (5В), 400 кГц (2.7В, 2.5В) и 100 кГц (1.8В)
• Вход защиты от записи для аппаратной и программной защиты данных
• Режим записи 64-байтных страниц (возможность частичной записи страницы)
• Самосинхронизированный цикл записи (не более 5 мс)
• Высокая надежность

  - Износостойкость: 1 миллион циклов записи

  - Сохранность данных: 40 лет

• Расширенный температурный диапазон и корпуса без содержания свинца и галоидных соединений
• 8-выводные корпуса JEDEC PDIP, JEDEC и EIAJ SOIC, MAP, TSSOP, SAP и dBGA2

Описание:

Микросхемы AT24C128/256 содержат 131072/262144 бит последовательного электрически стираемого и программируемого постоянного запоминающего устройства EEPROM с организацией памяти в виде 16384/32768 слов по 8 бит в каждом. Микросхемы содержат входы задания адреса на последовательной двухпроводной шине, которые позволяют подключить к одной последовательной шине до 4 микросхем. Микросхемы оптимизированы под использование во многих промышленных и коммерческих приложениях, где важны малая потребляемая мощность и работа при низком напряжении питания. Микросхемы выпускаются в малогабаритных 8-выводных корпусах JEDEC PDIP, JEDEC SOIC, EIAJ SOIC, MAP (24C128), TSSOP, SAP и dBGA2. Кроме того, все семейство выпускается в двух исполнениях на напряжение питания 2.7В (2.7...5.5В) и 1.8В (1.8...3.6В).

Таблица 1. Описание выводов:

Название контакта	Функция
A0…A1	Адресные входы
SDA	Последовательный ввод данных
SCL	Вход последовательной синхронизации
WP	Вход защиты от записи
NC	Не присоединён
GND	Общий

Предельно-допустимые параметры*

Рабочая температура	-55°C...+125°C
Температура хранения	-65°C...+150°C
Напряжение на любом выводе по отношению к общему	-1.0В...+7.0В
Максимальное рабочее напряжение	6.25В
Постоянный выходной ток	5.0 мА

* ВНИМАНИЕ! Работа микросхемы в условиях, выходящих за границы предельно-допустимых параметров может привести к ее отказу. Подразумевается, что приведенные предельно-допустимые параметры, выходящие за пределы соответствующих рабочих диапазонов, носят только кратковременный характер. Длительная работа микросхемы при условиях близких к границам предельно-допустимых параметров может привести к снижению надежности ее функционирования.

Рисунок 1. Структурная схема

Расположение выводов

Описание выводов:

SCL - синхронизация последовательной связи

Вход SCL используется для ввода данных нарастающим фронтом и вывода данных падающим фронтом.

SDA - последовательная передача данных и адреса

Вывод SDA используется для двунаправленной последовательной передачи данных. Он является выводом с открытым стоком и может быть соединен с несколькими аналогичными выводами (с открытым стоком или коллектором).

A1, A0 - входы задания адреса

Входы A1 и A0 предназначены для задания адреса. Их можно оставить неподключенными в целях аппаратной совместимости с другими представителями серии AT24CXX. Если данные выводы задействованы, то до 4 четырех 128/256 кбитных микросхем можно адресовать на одной последовательной шине (адресация микросхем более детально рассматривается в разделе "Адресация микросхемы"). Если выводы задания адреса оставить неподключенными, то уровни на них будут образованы встроенными подтягивающими резисторами (подтягивание к уровню GND), но при условии, что емкостная связь с VCC на печатной плате < 3 пФ. Если данная емкостная связь более 3 пФ, то рекомендуется подключить адресные входы к GND.

WP - вход защиты от записи

При подключении данного входа к GND операция записи разрешена. Если же его подключить к VCC, то все команды записи в память игнорируются. Если данный вывод оставить отключенным, то он будет подтягиваться к уровню GND встроенным подтягивающим резистором при условии, что емкостная связь с VCC на печатной плате не более 3 пФ. Если емкостная связь более 3пФ, то рекомендуется подключить данный вывод к GND.

Организация памяти

Последовательное EEPROM AT24C128/256 с размером памяти 128/256 кбит

Память размером 128/256 кбит внутренне разделена на 256/512 страниц по 64 байта в каждой. Для доступа к памяти по произвольному адресу требуется 14/15-разрядное слово адреса.

Таблица 2. Емкость выводов (1)

Приведенные числовые характеристики определены при следующих условиях: T_окр.ср. = 25°C, f = 1.0 МГц, V_сс = +1.8В.

Обозначение	Наименование	Макс.	Единица измерения	Условия измерения
CI/O	Входная/выходная емкость (SDA)	8	пФ	VI/O= 0В
CIN	Входная емкость (A0, A1, SCL)	6	пФ	VIN= 0В

Прим. 1:

1. Данная характеристика снята, но проверена не полностью.

Таблица 3. Статические характеристики ₍₁₎

Если не указано прочих условий, то данные характеристики распространяются на следующие условия применения: T_{окр.ср.пром.} = -40°C...+85°C, V_сс = +1.8...+5.5В; T_{окр.ср.расшир.}= -40°C...+125°C⁽²⁾, V_сс = +2.7В...+5.5В

Обозначение	Наименование характеристики	Условия измерения		мин.	тип.	макс.	Единица измерения
VCC1	Напряжение питания			1.8		3.6	В
VCC2	Напряжение питания			2.5		5.5	В
VCC3	Напряжение питания			4.5		5.5	В
ICC1	Потребляемый ток	VCC=5.0В	чтение на частоте 400 кГц		1.0	2.0	мА
ICC2	Потребляемый ток	VCC=5.0В	запись на частоте 400 кГц		2.0	3.0	мА
ISB1	Потребление в дежурном режиме (опция 1.8В)	VCC=1.8В	Vвх= VCC или VSS			0.2	мкА
		VCC=3.6В				2.0
ISB2	Потребление в дежурном режиме (опция 2.5В)	VCC=2.5В	Vвх= VCC или VSS			0.5	мкА
		VCC=5.5В				6.0
ISB3	Потребление в дежурном режиме (опция 5.0В)	VCC=4.5-5.5В	Vвх= VCC или VSS			6.0	мкА
ILI	Входной ток утечки	Vвх= VCC или VSS			0.10	3.0	мкА
ILO	Выходной ток утечки	Vвых= VCC или VSS			0.05	3.0	мкА
VIL	Низкий входной уровень(1)			-0.6		VCCx 0.3	В
VIH	Высокий входной уровень(1)			VCCx 0.7		VCC+ 0.5	В
VOL2	Низкий выходной уровень	VCC= 3.0В	Iвых.0= 2.1 мА			0.4	В
VOL1	Низкий выходной уровень	VCC= 1.8В	Iвых.0= 0.15 мА			0.2	В

Прим.:

1. Минимальное значение V_IL и максимальное значение V_IH указаны для справки и не уточнялись достоверно.
2. Микросхемы AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (маркировка расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса) рассчитаны на работу в расширенном температурном диапазоне.

Таблица 4. Динамические характеристики для промышленного температурного диапазона

Если не указано прочих условий, то данные характеристики распространяются на следующие условия применения: T_{окр.ср.пром.} = -40°C...+85°C, V_сс = +1.8...+5.5В; C_L = 100 пФ. Условия измерения представлены в прим. 2.

Обозначение	Наименование характеристики	1.8В		2.5В		5.0В		Единица измерения
		мин.	макс.	мин.	макс.	мин.	макс.
fSCL</td>	Частота синхронизации на входе SCL		100		400		1000	кГц
tLOW	Длительность низкого уровня синхронизации	4.7		1.3		0.4		мкс
tHIGH	Длительность высокого уровня синхронизации	4.0		0.6		0.4		мкс
tAA	Время до готовности выходных данных после установления низкого уровня синхронизации	0.1	4.5	0.05	0.9	0.05	0.55	мкс
tBUF	Длительность обязательного освобождения шины до начала передачи (1)	4.7		1.3		0.5		мкс
tHD.STA	Время удержания старта	4.0		0.6		0.25		мкс
tSU.STA	Время установления старта	4.7		0.6		0.25		мкс
tHD.DAT	Время удержания входных данных	0		0		0		мкс
tSU.DAT	Время установления входных данных	200		100		100		нс
tR	Время нарастания на входах (1)		1.0		0.3		0.3	мкс
tF	Время спада на входах (1)		300		300		100	нс
tSU.STO	Время установления останова	4.7		0.6		0.25		мкс
tDH	Время удержания выводимых данных	100		50		50		нс
tWR	Длительность цикла записи		20 или 5 (3)		10 или 5 (3)		10 или 5 (3)	мс
Износостойкость (1)	25°C, страничный режим	100 тысяч или 1000000(4)						кол. циклов записи

Прим.:

1. Данная характеристика снята, но проверена не полностью.
2. Условия измерения динамических характеристик:

   - RL (подключается к Vсс): 1.3 кОм (2.5В, 5В), 10 кОм (1.8В)

   - Напряжения входного импульса: 0.3 Vсс ... 0.7 Vсс

   - Времена нарастания и спада: 50 нс

   - Опорные напряжения входной и выходной синхронизации: 0.5 Vcc

3. Длительность цикла записи 5 мс относится только к AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (маркировка расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса).
4. Для AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса) гарантируется износостойкость 1 миллион циклов записи (1.8 - 3.6В).

Таблица 5. Динамические характеристики ⁽⁵⁾ для расширенного температурного диапазона

Если не указано прочих условий, то данные характеристики распространяются на следующие условия применения: T_{окр.ср.расшир.} = -40°C...+125°C, V_сс = +2.7...+5.5В; C_L = 100 пФ. Условия измерения представлены в прим. 2.

Обозначение	Наименование параметра	2,7В		5,0В		Единица измерения
		мин.	макс.	мин.	макс.
fSCL	Частота синхронизации на входе SCL		400		1000	кГц
tLOW	Длительность низкого уровня синхронизации	1.3		0.4		мкс
tHIGH	Длительность высокого уровня синхронизации	0.6		0.4		мкс
tAA	Время до готовности выходных данных после установления низкого уровня синхронизации	0.05	0.9	0.05	0.55	мкс
tBUF	Длительность обязательного освобождения шины до начала передачи (1)	1.3		0.5		мкс
tHD.STA	Время удержания старта	0.6		0.25		мкс
tSU.STA	Время установления старта	0.6		0.25		мкс
tHD.DAT	Время удержания входных данных	0		0		мкс
tSU.DAT	Время установления входных данных	100		100		нс
tR	Время нарастания на входах (1)		0.3		0.3	мкс
tF	Время спада на входах (1)		300		100	нс
tSU.STO	Время установления останова	0.6		0.25		мкс
tDH	Время удержания выводимых данных		50		50	нс
tWR	Длительность цикла записи		10 или 5(3)		10 или 5(3)	мс
Износостойкость (1)	25°C, страничный режим	100 тыс. или 1000000(4)				кол. циклов записи

Прим.:

1. Данная характеристика снята, но проверена не полностью.
2. Условия измерения динамических характеристик:

   - RL (подключается к Vсс): 1.3 кОм (2.5В, 5В), 10 кОм (1.8В)

   - Напряжения входного импульса: 0.3 Vсс ... 0.7 Vсс

   - Времена нарастания и спада: 50 нс

   - Опорные напряжения входной и выходной синхронизации: 0.5 Vcc

3. Длительность цикла записи 5 мс относится только к AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (маркировка расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса).
4. Для AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса) гарантируется износостойкость 1 миллион циклов записи (1.8 - 3.6В).
5. Микросхемы AT24C128/256 с маркировкой "B" на корпусе (маркировка расположена в нижнем правом углу на верхней стороне корпуса) рассчитаны на работу в расширенном температурном диапазоне.

Описание функционирования микросхемы

Синхронизация и передача данных:

Вывод SDA обычно подтягивается к плюсу питания внешним устройством. Вывод SDA может изменяться только тогда, когда SCL в низком состоянии (см. рисунок 4). Изменение данных, когда SCL в высоком состоянии, будет восприниматься как условие старта или останова, что показано ниже.

Условие старта:

Переход из высокого в низкое состояние на выводе SDA, когда на входе SCL высокий уровень, является условием старта, которое должно предшествовать любой другой команде (см. рисунок 5).

Условие останова:

Переход из низкого в высокое состояние на выводе SDA, когда на входе SCL высокий уровень, является условием останова. После завершения последовательности чтения EEPROM командой останова микросхема переводится в дежурный режим (см. рисунок 5).

Подтверждение:

Все слова адреса и данных передаются последовательно в EEPROM и обратно в 8-битном формате. EEPROM отправляет ноль в течение 9 периода синхронизации для подтверждения приема каждого слова.

Дежурный режим:

AT24C128/256 поддерживают маломощный дежурный режим работы, который активизируется в следующих ситуациях:

• при подаче питания;
• после приема условия останова (стоп-бита) и завершения внутренних операций.

Сброс памяти:

После прерывания протокола, потери питания или системного сброса необходимо сбросить двухпроводной последовательный порт следующим образом:

• формируем до 9 тактов синхронизации;
• следим, чтобы на каждом такте, когда SCL в высоком состоянии, SDA также был в высоком состоянии;
• создаем условие старта, т.к. SDA имеет высокий уровень.

Рисунок 2. Синхронизация шины (SCL - синхронизация последовательной связи, SDA - последовательный ввод-вывод данных)

Рисунок 3. Синхронизация цикла записи (SCL - синхронизация последовательной связи, SDA - последовательный ввод-вывод данных)

Прим.: 1. Длительность цикла записи tWR - время после вступления в силу условия останова последовательности записи до окончания внутреннего цикла стирания/записи.

Рисунок 4. Готовность данных

Рисунок 5. Условия старта и останова

Рисунок 6. Передача подтверждения

Адресация микросхемы

Для выполнения операции чтения или записи 128/256 кбитные EEPROM требуют передачи 8-битного адреса микросхемы вслед за передачей условия старта (см. рисунок 7). Слово адреса микросхемы состоит из обязательной последовательности единиц и нулей в первых пяти старших разрядах, как показано на рисунке. Данное правило распространяется на все двухпроводные EEPROM.

EEPROM используют два адресных бита A1, A0, что позволяет адресовать до 4 микросхем на одной последовательной шине. Данные биты сравниваются с их соответствующими аппаратным входами. На входах A1 и A0 предусмотрена специальная схема, которая в случае их неподключенности подтягивает потенциал к низкому уровню.

Восьмой бит адреса микросхемы является битом выбора операции чтения/записи. Операция чтения инициируется, когда данный бит имеет высокий уровень. Если же этот бит имеет низкий уровень, то инициируется операция записи. При совпадении адреса микросхемы EEPROM передает ноль. Если совпадения нет, то микросхема переходит в дежурный режим.

Защита данных:

У AT24C128/256 реализован аппаратный механизм защиты данных, которая позволяет пользователю защитить всю память при подключении входа WP к VCC.

Операции записи

Запись байта:

Для выполнения операции записи требуется два 8-разрядных слова адреса, который передает после слова адреса микросхемы и подтверждения. После приема данного адреса EEPROM снова отвечает нулем, затем при поступлении импульсов синхронизации принимает первые 8 бит слова данных. После приема 8 бит слова данных EEPROM передает ноль После этого, адресующее устройство, например, микроконтроллер, прерывает последовательность записи передачей условия стоп. В этот же момент времени в EEPROM активизируется внутренне синхронизируемый цикл записи tWR в энергонезависимую память. Все входы отключаются в процессе выполнения цикла записи и до завершения записи EEPROM не реагирует на внешние запросы (см. рисунок 8).

Страничная запись:

128/256 кбитные EEPROM поддерживают запись 64-байтных страниц. Страничная запись инициируется таким же способом, что и побайтная запись, за исключением того, что микроконтроллер не отправляет условие останова после приема первого слова данных. Взамен этого, EEPROM подтверждает прием первого слова данных, после чего микроконтроллер может передавать до 63 слов данных. После приема каждого последующего слова данных EEPROM отвечает нулем. Микроконтроллер прекращает последовательность страничной записи путем передачи условия останова (см. рисунок 9).

После приема каждого слова данных инкрементируются младшие 6 бит слова адреса. Старшие биты слова адреса не инкрементируются. Если в результате внутреннего инкрементирования слова адреса достигается его граничное значение, то следующий байт будет приниматься в начало той же страницы. Если в EEPROM передается более 64 байт слов данных, то ранее переданные данные будут заменены вновь поступившими. При выполнении инкрементирования в процессе записи последнего байта текущей страницы устанавливается адрес первого байта той же страницы.

Опрос подтверждения:

Сразу после инициирования внутренне-синхронизируемого цикла записи и отключения входов EEPROM можно начать опрос подтверждения. Для этого необходимо отправить условие старта после адресного слова. Бит чтения/записи определяет выполнение желаемой операции. EEPROM отвечает нулем только по завершении внутреннего цикла записи, тем самым, позволяя продолжить последовательность записи.

Операции чтения

Операции чтения инициируются тем же способом, что операции записи за исключением того, что бит выбора операции чтения/записи в адресном слове равен единице. Поддерживаются три операции чтения: чтение по текущему адресу, чтение по произвольному адресу и упорядоченное чтение.

Чтение по текущему адресу:

Внутренний счетчик адреса слова данных хранит адрес, который использовался при последней операции чтения или записи, увеличенный на 1. Данный адрес остается действительным то тех пор, пока на микросхему подано питание. При выполнении инкрементирования, после чтения последнего байта последней страницы, устанавливается адрес первого байта первой страницы.

Сразу после приема адреса микросхемы с битом выбора чтения/записи равным единице и подтверждения приема со стороны EEPROM передается слово данных по текущему адресу. Микроконтроллер не отвечает нулем, а передает условие останова (см. рисунок 10).

Чтение по произвольному адресу:

Для чтения по произвольному адресу необходимо выполнить "холостую" процедуру загрузки адресного слова данных. Как только микросхема примет адресное слово микросхемы, адресное слово данных и отправит подтверждение, микроконтроллер должен генерировать новое условие старта. После этого необходимо инициировать операцию чтения по текущему адресу путем отправки адреса микросхемы с установленным в единичное состояние битом выбора чтения/записи. EEPROM подтверждает адрес микросхемы и последовательно передает слово данных. Микроконтроллер не отвечает нулем, а должен генерировать условие останова (см. рисунок 11).

Упорядоченное чтение:

Упорядоченное чтение инициируется после операции чтения по текущему адресу или после операции чтения по произвольному адресу. После приема микроконтроллером слова данных он отвечает подтверждением. Когда EEPROM примет подтверждение, выполняется инкрементирование адреса слова данных и передается очередное слово данных. По достижении границы адресного пространства адрес слова данных переходит в начальное состояние и упорядоченное чтение продолжится. Упорядоченное чтение прекращается, когда микроконтроллер не отвечает нулем, но продолжает генерировать условия останова (см. рисунок 12).

Рисунок 7. Адрес микросхемы

Рисунок 8. Запись байта

Рисунок 9. Запись страницы

Прим.:

(* - неиспользуемый бит)

(† - неиспользуемый бит у 128 кбитного EEPROM)

Рисунок 10. Чтение по текущему адресу

Рисунок 11. Чтение по произвольному адресу

Прим.:

(* - неиспользуемый бит)

(† - неиспользуемый бит у 128 кбитного EEPROM)

Рисунок 12. Упорядоченное чтение

Описания микросхемы:

		394 Kb Engl Исходный файл
		Rus Интерфейс I2C