工控主板支持铁电存储器的简易方案

英创公司的ARM9 系列工控主板产品，对数据的记录均采用了基于NandFlash的文件系统，但在实际应用中，客户经常需要频繁的记录一些小块的重要数据，同时要求数据在掉电情况下不丢失，这时如果采用文件系统就不能完全满足需求。通常的解决办法是将数据直接存储在非易性存储器中（NVRAM）。NVRAM有两种基本类型，一是基于SRAM的传统NVRAM，另一种是近些年广泛使用的铁电存储器，与传统的基于SRAM技术的存储器相比，铁电存储器在信号接口、操作功耗方面有无可比拟的优势。目前在市场流行的有4Kb-256Kb铁电存储器产品，并有多种接口类型可供选择，包括I2C、SPI接口等，本文以Ramtron公司的FM24L256为例，介绍英创主板EM9160操作FM24L256的方法。

     FM24L256非易失铁电存储器结构容量为32,768 x 8位，读/写次数无限制，掉电数据保存10年，无延时写入操作，采用I2C总线接口，总线频率可高达1MHz。同时具有工业级温度范围，低功耗操作等特点。EM9160 是英创公司的一款预装Windows CE 实时操作系统的高性价比ARM9 工控主板产品。EM9160 最多可支持16 位方向可独立设置的GPIO，这些GPIO 均可被用来仿真作为I2C的信号。

     FM24L256为SOP8封装芯片，只需把2位I2C总线信号与EM9160的GPIO相连，即完成扩展硬件的连接。

     EM9160工控主板对铁电存储器FM24L256的驱动程序描述如下：

     #include  'EM9160_DIO_EX.h'

     #define     GPIO0   0x01
     #define     GPIO1   0x02
     #define     GPIO2   0x04
     #define     GPIO3   0x08
     #define     GPIO4   0x10
     #define     GPIO5   0x20
     #define     GPIO6   0x40
     #define     GPIO7   0x80
     #define     GPIO8   0x100
     #define     GPIO9   0x200
     #define     GPIO10  0x400
     #define     GPIO11  0x800
     #define     GPIO12  0x1000
     #define     GPIO13  0x2000
     #define     GPIO14  0x4000
     #define     GPIO15  0x8000
     #define     SCK  GPIO6  // I2C时钟信号，可根据实际情况更改
     #define     SDA  GPIO7  // I2C数据信号，可根据实际情况更改

     实现SCK和SDA信号的操作函数：

     void GPIO_i2c::SetSDADir(int Dir)  //设置SDA方向
     {
           if(Dir)
                 PIO_OutEnableEx( SDA );  // set gpio7 to output (SDA)
           else
                 PIO_OutDisableEx( SDA );  // set gpio7 to input (SDA)
     }

     void GPIO_i2c::SetSCL(int Level)    //置高/置低SCK信号
     {
           if(Level)
                 PIO_OutSetEx( SCK );
           else
                 PIO_OutClearEx( SCK );
     }

     void GPIO_i2c::SetSDA(int Level) //置高/置低SDA信号
     {
           if(Level)
                 PIO_OutSetEx( SDA );
           else
                 PIO_OutClearEx( SDA );
     }

     int GPIO_i2c::GetSDA()         //读取SDA状态
     {
           DWORD dwSDAStatus = 0;
           // put code here to get SDA status
           PIO_StateEx( (UINT16*) &dwSDAStatus );
           dwSDAStatus = dwSDAStatus & SDA;
           if(dwSDAStatus)
           {
                 return 1;
           }
           return 0;
     }

     int GPIO_i2c::I2C_InitController( )    //设置SCK，SDA，只初始化时执行一次
     {
           //set gpio6 and gpio7
           PIO_OutEnableEx( SCK );      // set gpio6 to output  (CLK)
           PIO_OutSetEx( SCK );         // set CLK
           SetSDADir(0);                 // set SDA to input
           return 0;
     }

     根据FM24L256的时序要求，构造相应的读写函数，EM24L256的读写时序如下图所示：






     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     // 从I2C器件读取一个或多个字节
     // 输入参数：
     //       uDevAddr:器件地址
     //       uRegIdx: 器件寄存器地址
     //       ReadBuf: 数据缓存
     //       ReadLen: 读取数据个数
     // return = -1: 失败
     //            = ReadLen: read succeed!
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     int GPIO_i2c::I2C_ByteRead(UCHAR uDevAddr, UINT16 uRegIdx,
                                                   UCHAR* ReadBuf, int ReadLen )

     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     // 向I2C器件写入一个或多个字节
     // 输入参数：
     //       uDevAddr:器件地址
     //       uRegIdx: 器件寄存器地址
     //       ReadBuf: 数据缓存
     //       ReadLen: 写入数据个数
     // return =  WriteLen: 写入成功
     //            = -1:  写入失败，没有应答信息
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     int GPIO_i2c::I2C_ByteWrite(UCHAR uDevAddr, UINT16 uRegIdx,
                                                   UCHAR* WriteBuf, int WriteLen)

     本文是以EM9160操作FM24L256为例，介绍如何构造I2C接口，这个方法也完全适合英创公司的其他嵌入式工控主板产品，如EM9000、EM9161、EM9260、ETR232i等。EM9160与FM24L256连接十分简单，在需要频繁记录数据的场合，本文介绍的方案是一个不错的选择，经过测试，EM9160对FM24L256的写入速度可达每秒56K字节，感兴趣的客户可向英创索要相关源代码。

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