AT45DB161D 16Mbit,SPI接口DateFlash存儲(chǔ)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(chǔ)器（PROM、EPROM、EEPROM和Flash）中,唯有Flash存儲(chǔ)器幾乎擁有現(xiàn)今講究個(gè)性化的用戶所需的所有特點(diǎn),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(jià)格低廉以及足夠多的擦除、容量大、在線可編程、價(jià)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(diǎn),因而已為新一代嵌入式應(yīng)用（如數(shù)字相機(jī)和MP3播放機(jī)）的首選存儲(chǔ)器。現(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(chǎng),MASK（掩膜）ROM盡管在大指生產(chǎn)時(shí)具備一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì),但其升級(jí)不便的弱點(diǎn)將隨著今后FLASH成本的進(jìn)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(chǔ)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(dòng)電路板的布局。串行Flash的應(yīng)用非常多,包括個(gè)人計(jì)算機(jī)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(dòng)器制造廠商用來代替標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器 AT45DB161D 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)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(gè)Buffer為264字節(jié)的SRAM)組成。ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)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(gè)復(fù)制到閃存的某一天,也可以在閃存正處于編程時(shí)（頁編程時(shí)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(chǔ)器 AT45DB161D 的一些特點(diǎn)：
• AT45DB161D 一頁主存?zhèn)魉偷紹uffer的典型時(shí)間為80μs；
• AT45DB161D 有效電流的典型值為15mA,空閑電流為20μA；
• AT45DB161D 最大時(shí)鐘頻率為10MHz；
• AT45DB161D 具有硬件擦、寫保護(hù)功能,當(dāng)WP腳為低時(shí),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(shí)地址會(huì)自動(dòng)增1；
• AT45DB161D 復(fù)位時(shí)將終止正在進(jìn)行的操作,當(dāng)復(fù)位管腳恢復(fù)高電平時(shí),操作也可以恢復(fù)；
• AT45DB161D 傳送數(shù)據(jù)時(shí),高位（MSB）在前。

ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)器AT45DB161D 操作命令介紹
對(duì)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(chǔ)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(huì)用到；
• ×為無關(guān)位（0或1均可,為了占時(shí)鐘位）；
• PA10～PA0用來指定頁地址,對(duì)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(shí),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。“讀主存”時(shí),首先需要往Flash發(fā)送64bit的命令,即：命令字52（8bit）+4個(gè)“r”+頁地址（11bit）+頁內(nèi)字節(jié)的起始地址（9bit）+32個(gè)無關(guān)位,發(fā)送完這64bit（通常是組合成8個(gè)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(hào)使得數(shù)據(jù)從SO腳移出）,每讀出一個(gè)字節(jié),字節(jié)地址自動(dòng)加1,如遇到該頁的末尾,只要有SCK信號(hào),系統(tǒng)再加到該頁的開關(guān)處讀數(shù)據(jù)。在整個(gè)操作過程中,CS腳始終為“0”；當(dāng)CS腳回到“1”時(shí),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(jìn)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(jìn)行。對(duì)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(jìn)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(gè)復(fù)制到主存的指定頁中。

模式0的“讀主存”時(shí)序圖 4、 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)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(shí),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(shí)表示最少有一個(gè)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(duì)于AT45DB161D來說,該區(qū)域?yàn)椤?11”；Bit2～Bit0未使用。一共蛾6種操作會(huì)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(duì)主存編程；
• Bufferx為緩沖自動(dòng)重編程。]

模式3的“讀主存”時(shí)序圖

5.2 SPI接口應(yīng)用

對(duì)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(jì)更加簡(jiǎn)單快捷。由于AduC812有一個(gè)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(jī),而ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)器AT45DB161D自然以是從機(jī)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(jiǎn)單,控制寄存器的位定義如表3所列。

現(xiàn)對(duì)其各個(gè)位定義進(jìn)行說明：
• ISPI：SPI中斷位,在每次傳送過錯(cuò)SPIDAT中的數(shù)據(jù)后,置“1”；
• WCOL：寫沖突錯(cuò)誤標(biāo)志位,在寫保護(hù)狀態(tài)下編程會(huì)導(dǎo)致該位置“1”；
• SPE：SPI允許控制位,為“0”時(shí)禁止；
• SPIM：主從模式選擇位,為“1”時(shí)選擇主機(jī)；
• CPOL：時(shí)鐘極性選擇,為“0”時(shí),將使CLK在空閑時(shí)為低電平；
• CPHA：時(shí)鐘相位選擇,為“0”時(shí),在時(shí)鐘上升沿被鎖存；
• SPR1、SPR0：SPI波特率選擇位,BITRATE=Fose/[4,8,32,64]?！?0”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(gè)CS信號(hào)的下降沿,可通過采樣時(shí)鐘信號(hào)的狀態(tài)自動(dòng)選擇操模式。由于在上電或復(fù)位時(shí)器件將自動(dòng)進(jìn)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(duì)“寫”Flash沒有差別,但在“讀”Flash時(shí),選擇模式0會(huì)使從Flash讀出的數(shù)據(jù)總?cè)鄙僖粋€(gè)bit,這可能是模式0中數(shù)據(jù)有效的時(shí)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(shí)序圖,由時(shí)序圖可以看出：模式0中數(shù)據(jù)的有效時(shí)間明顯比模式3的有效時(shí)間靠后半個(gè)時(shí)鐘周期。 下表為 ATMEL 愛特梅爾串行FLASH 存儲(chǔ)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(chǔ)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(hào)：

AT45DB161D 技術(shù)支持：

1. ATMEL 愛特梅爾Flash 存儲(chǔ)器AT45DB161D 數(shù)據(jù)手冊(cè)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