AT45DB161D 16Mbit,SPI接口DateFlash存儲器

16M bit, 2.7-Volt Only Serial-Interface Flash with two SRAM Data Buffers

The AT45DB161D is a 2.5-volt or 2.7-volt, serial-interface sequential access Flash memory ideally suited for a wide variety of digital voice-, image-, program code- and data-storage applications. The AT45DB161D supports RapidS serial interface for applications requiring very high speed operations. RapidS serial interface is SPI com- patible for frequencies up to 66 MHz. Its 17,301,504 bits of memory are organized as 4,096 pages of 512 bytes or 528 bytes each. In addition to the main memory, the AT45DB161D also contains two SRAM buffers of 512/528 bytes each. The buffers allow the receiving of data while a page in the main Memory is being reprogrammed, as well as writing a continuous data stream. EEPROM emulation (bit or byte alterabil- ity) is easily handled with a self-contained three step read-modify-write operation. Unlike conventional Flash memories that are accessed randomly with multiple

在目前所有的非易失性存儲器（PROM、EPROM、EEPROM和Flash）中,唯有Flash存儲器幾乎擁有現(xiàn)今講究個性化的用戶所需的所有特點,它具有掉電數(shù)據(jù)不丟失、快速數(shù)據(jù)存取速度、電可擦除、容量大、在線可編程、價格低廉以及足夠多的擦除、容量大、在線可編程、價格低廉以及足夠多的擦寫次數(shù)（一百萬次）和較高的可靠性等諸多優(yōu)點,因而已為新一代嵌入式應(yīng)用（如數(shù)字相機和MP3播放機）的首選存儲器?，F(xiàn)在FLASH的成本已低于PROM/EPROM,可以肯定,它將很快占鄰PROM/EPROM市場,MASK（掩膜）ROM盡管在大指生產(chǎn)時具備一定的價格優(yōu)勢,但其升級不便的弱點將隨著今后FLASH成本的進一步降低,而使得MASK ROM的前景并不樂觀。愛特梅爾的高速, 低電壓的串行Flash存儲器系列提供兼容用于串行EEPROM的SPI接口。這就允許最終用戶可以把他們的板子上的小容量的串行EEPRO靈活的更新為大容量的串行Flash,而不需要改動電路板的布局。串行Flash的應(yīng)用非常多,包括個人計算機添加卡、圖形卡, 和NIC 卡(網(wǎng)絡(luò)接口卡) 。串行Flash也被許多卡驅(qū)動器制造廠商用來代替標準并行Flash,通過減少ASIC的引腳數(shù)以降低整體的成本。愛特梅爾的串行Flash的容量從512 Kbits到4Mbits 。

AT45DB161D 特性 ：

• Single 2.5V - 3.6V or 2.7V - 3.6V Supply
• RapidS Serial Interface: 66 MHz Maximum Clock Frequency
  –  SPI Compatible Modes 0 and 3
• User Configurable Page Size
  –  512 Bytes per Page
  –  528 Bytes per Page
• Page Program Operation
  –  Intelligent Programming Operation
  –  4,096 Pages (512/528 Bytes/Page) Main Memory
• Flexible Erase Options
  –  Page Erase (512 Bytes)
  –  Block Erase (4 Kbytes)
  –  Sector Erase (128 Kbytes)
  –  Chip Erase (16 Mbits)
• Two SRAM Data Buffers (512/528 Bytes)
  –  Allows Receiving of Data while Reprogramming the Flash Array
• Continuous Read Capability through Entire Array
  –  Ideal for Code Shadowing Applications
• Low-power Dissipation
  –  7 mA Active Read Current Typical
  –  25 μA Standby Current Typical
  –  9 μA Deep Power Down Typical
• Hardware and Software Data Protection Features
  –  Individual Sector
• Sector Lockdown for Secure Code and Data Storage
  –  Individual Sector
• Security: 128-byte Security Register
  –  64-byte User Programmable Space
  –  Unique 64-byte Device Identifier
• JEDEC Standard Manufacturer and Device ID Read
• 100,000 Program/Erase Cycles Per Page Minimum
• Data Retention – 20 Years
• Industrial Temperature Range
• Green (Pb/Halide-free/RoHS Compliant) Packaging Options

ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 有2048頁（每頁264字節(jié)）內(nèi)存（Flash Memory,也叫主存Main Memory）和兩具Buffer(每個Buffer為264字節(jié)的SRAM)組成。ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB16 1D 數(shù)據(jù)可以直接寫入閃存,也可以選寫入Buffer,然后再將Buffer的數(shù)據(jù)整個復(fù)制到閃存的某一天,也可以在閃存正處于編程時（頁編程時間典型值7ms）將數(shù)據(jù)寫入Buffer。

以下是ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 的一些特點：
• AT45DB161D 一頁主存?zhèn)魉偷紹uffer的典型時間為80μs；
• AT45DB161D 有效電流的典型值為15mA,空閑電流為20μA；
• AT45DB161D 最大時鐘頻率為10MHz；
• AT45DB161D 具有硬件擦、寫保護功能,當(dāng)WP腳為低時,前256頁鈄禁止編程。
• AT45DB161D 輸入輸出與CMOS和TTL電平兼容；
• AT45DB161D 具有商業(yè)和工業(yè)兩種溫度范圍；
• AT45DB161D 可單周期重編程（包括擦除和編程）；
• AT45DB161D 帶有串行接口,讀寫操作時地址會自動增1；
• AT45DB161D 復(fù)位時將終止正在進行的操作,當(dāng)復(fù)位管腳恢復(fù)高電平時,操作也可以恢復(fù)；
• AT45DB161D 傳送數(shù)據(jù)時,高位（MSB）在前。

ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器AT45DB161D 操作命令介紹
對AT45DB161D的操作一共有18條命令,表1所列為AT45DB161D的操作命令集。其中：下表為 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 的操作命令集

• r為保留位,AD45D041 用0代替,容量更大的器件一般可能會用到；
• ×為無關(guān)位（0或1均可,為了占時鐘位）；
• PA10～PA0用來指定頁地址,對AD45D041 而言,一共有2048頁,占11位；
• BA8～BA0用來指定內(nèi)字節(jié)的起始地址,每頁264字節(jié),占9位；
• BFA8～BFA0用來指定緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)的起始地址,緩沖區(qū)也是264字節(jié)；
• 52H～61H、82H-89H分別是用來區(qū)別不同操作的命令字。

執(zhí)行命令時,AD45D041 首先通過SPI串口往Flash發(fā)送一連串的數(shù)據(jù),然后以命令字開頭,除了“讀狀態(tài)寄存器”外,后面還要跟上頁地址和頁內(nèi)的字節(jié)地址發(fā)及一些無關(guān)位?！白x主存”時,首先需要往Flash發(fā)送64bit的命令,即：命令字52（8bit）+4個“r”+頁地址（11bit）+頁內(nèi)字節(jié)的起始地址（9bit）+32個無關(guān)位,發(fā)送完這64bit（通常是組合成8個字節(jié)）命令后,緊跟著從Flash讀數(shù)據(jù)以可以了（即后面的SCK信號使得數(shù)據(jù)從SO腳移出）,每讀出一個字節(jié),字節(jié)地址自動加1,如遇到該頁的末尾,只要有SCK信號,系統(tǒng)再加到該頁的開關(guān)處讀數(shù)據(jù)。在整個操作過程中,CS腳始終為“0”；當(dāng)CS腳回到“1”時,將終止此次操作,SO腳恢復(fù)到高阻狀態(tài)。 主存?zhèn)魉偷紹ufferx是指將2048頁主存中的任何一頁（由PA10～PA0決定）的內(nèi)容復(fù)制到緩沖區(qū),發(fā)送完32bit命令后,當(dāng)CS腳由“0”為“1”后,數(shù)據(jù)的復(fù)制才真正開始。 主存與Bufferx的比較主要是看主存中的某一頁與緩沖區(qū)是否一樣,當(dāng)CS腳回到“1”后,比較才開始進行,比較的結(jié)果（是否一樣）記錄在狀態(tài)寄存器的bit6中。 把帶擦除的Bufferx傳送到主存就是將緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到主存中的某一頁,復(fù)制前應(yīng)將緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到主存中的某一頁,復(fù)制前應(yīng)將主存中的該頁數(shù)據(jù)全部擦掉,所有這些操作只有等到CS腳回到“1”后才能進行。對于不帶擦除的Bufferx傳送到主存的操作,在命令執(zhí)行前,指定的主存頁必須已被擦除過。 以Bufferx為緩沖為主存編程就是將“寫B(tài)ufferx”與“帶擦除的Bufferx傳送到主存”進行組合。在發(fā)送完命令后,寫入Flash的數(shù)據(jù)將被寫入到緩沖區(qū)內(nèi),如果遇到緩沖區(qū)末尾,要繼續(xù)寫入的數(shù)據(jù)又從緩沖區(qū)開頭寫入,直到CS腳由“0”到“1”后,主存中被指定的頁的數(shù)據(jù)被擦除后再將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)整個復(fù)制到主存的指定頁中。

模式0的“讀主存”時序圖 4、 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 狀態(tài)寄存器及操作完成指示
一般向Flash發(fā)送57H后以可讀出狀態(tài)寄存器（移出時,高位在前）,狀態(tài)寄存器的位定義如表2所列。其中Bit7為“0”表示器件忙,為“1”表示可以接收新的命令；Bit6是比較結(jié)果位,為“0”表示主存與緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)一樣,為“1”時表示最少有一個bit不同；Bit5～Bit3為該系列器件的容量指示位,一共種8種容量,對于AT45DB161D來說,該區(qū)域為“011”；Bit2～Bit0未使用。一共蛾6種操作會使器件處于“忙”狀態(tài),這6種操作是：

• 主存?zhèn)魉偷紹ufferx；
• 主存與Bufferx比較；
• 帶擦除的Bufferx傳送到主存；
• 不帶擦除的Bufferx傳送到主存；
• Bufferx為緩沖對主存編程；
• Bufferx為緩沖自動重編程。]

模式3的“讀主存”時序圖

5.2 SPI接口應(yīng)用

對于12位的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),使用AD公司的Flash集成MCU芯片AduC812可使電路設(shè)計更加簡單快捷。由于AduC812有一個與I2C兼容的SPI接口,所以與AT45系列的Flash接口只需將相應(yīng)的管腳相連即可,只不過要將AduC812設(shè)為主機,而ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器AT45DB161D自然以是從機了。在AduC812中有SPI控制寄存器（SPICON）與SPI數(shù)據(jù)寄存器（SPIDAT）,數(shù)據(jù)寄存器的使用如同使用RS232的Buffer一樣簡單,控制寄存器的位定義如表3所列。

現(xiàn)對其各個位定義進行說明：
• ISPI：SPI中斷位,在每次傳送過錯SPIDAT中的數(shù)據(jù)后,置“1”；
• WCOL：寫沖突錯誤標志位,在寫保護狀態(tài)下編程會導(dǎo)致該位置“1”；
• SPE：SPI允許控制位,為“0”時禁止；
• SPIM：主從模式選擇位,為“1”時選擇主機；
• CPOL：時鐘極性選擇,為“0”時,將使CLK在空閑時為低電平；
• CPHA：時鐘相位選擇,為“0”時,在時鐘上升沿被鎖存；
• SPR1、SPR0：SPI波特率選擇位,BITRATE=Fose/[4,8,32,64]。“00”選擇除以4。

5.3 SPI操作模式選擇

AT45系列的Flash支持SPI模式0和3,并且在每個CS信號的下降沿,可通過采樣時鐘信號的狀態(tài)自動選擇操模式。由于在上電或復(fù)位時器件將自動進入缺省的模式3,所以使用械比較可靠。在AduC812的應(yīng)用中,選擇模式0和3對“寫”Flash沒有差別,但在“讀”Flash時,選擇模式0會使從Flash讀出的數(shù)據(jù)總?cè)鄙僖粋€bit,這可能是模式0中數(shù)據(jù)有效的時間比較靠后的緣故.上圖分別是模式0和模式3的“讀主存”時序圖,由時序圖可以看出：模式0中數(shù)據(jù)的有效時間明顯比模式3的有效時間靠后半個時鐘周期。 下表為 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D 狀態(tài)寄存器的位定義

下表為 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲器 AT45DB161D SPI控制寄存器的位定義

6、AT45DB161D Pin Configurations管腳定義：

AT45DB161D 訂貨型號：

AT45DB161D 技術(shù)支持：

1. ATMEL 愛特梅爾Flash 存儲器AT45DB161D 數(shù)據(jù)手冊DataSheet 下載. PDF（PDF 文件格式完整版）
2. 串行Flash 產(chǎn)品選型指南（ Excel 文檔格式）
3. ATMEL 愛特梅爾公司全線產(chǎn)品目錄. pdf
4. Programmer Support for Serial Flash Devices. pdf (Other, 8 pages, revision C, updated 4/08)
5. MicroLeadFrame Packages Pad Landing Recommendations (15 pages, revision B, updated 09/06). pdf
   This application note provides PCB designers with a set of guidelines for successful board mounting of Atmel's DataFlash memories housed in the MicroLeadFrame (MLF) package.
6. AN-4: Using Atmel's DataFlash (30 pages, updated 11/02) . pdf
   Atmel's DataFlash is a new Flash family designed specifically for data storage applications. This Application Note describes this family.
7. DataFlash Binary Page Size (2 pages, revision A, updated 5/08) . pdf
   Factory Configured DataFlash Binary Page Size options