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使用CY15B104Q和PIC32MZ2048EFH100确保数据完整性

FRAM揭示数据处理的未来!

FRAM 2 Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 25, 2024

点击板

FRAM 2 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

利用FRAM的非易失性和快速写入特性,确保关键系统中的数据完整性和响应性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

FRAM 2 Click基于Infineon的CY15B104Q,这是一款4 Mbit串行铁电(FRAM)模块。它包含4,194,304位的存储器,组织成524,288字节。这意味着存储区包含512 KB的地址空间。这款存储器IC采用铁电技术制造,与用于制造EEPROM和FLASH存储器模块的传统技术相比,具有许多优点。铁电技术仍在不断发展和完善中,但优点已经得到了证明。这种技术利用铁电材料的特性在暴露后保留电场,就像铁磁材料保留其磁场一样。利用这一现象来极化FRAM单元并存储信息。仍然需要改进的一个领域是热稳定性,特别是在高温下。当铁电材料达到居里温度时,其性能会下降。因此,高温可能会损坏FRAM模块的内容。这由数据保留期说明:在85°C工作时,数据保留期缩短到10年。在65°C下,数据保留期可超过150年。但是,结合了在总线写入速度下的1014次读/写周期的耐久性,这种类型的存储器仍然是应用程序中频繁写入非易失性存储器位置的理想解决方案。该Click板使用SPI通信协议,允许快速串行时钟速率。该设备采用某些保护机制来确保可靠的数据传输,并避免意外写入存储器阵列。在写入任何数据到修改寄存器或阵列本身的IC之前,必须设置WEL位。该位在每次内存修改指令之后或期间清除。因此,每个内

存修改指令必须以设置此位为1的写使能(WREN)指令为前缀。这种机制确保只执行预期的写入指令。主MCU启动与设备的通信,驱动芯片选择引脚(原理图上的#CS)到低逻辑电平。此引脚路由到mikroBUS™的CS引脚。下一个字节的信息可以是命令或数据。通常,第一个字节是指令(命令),后面是存储器地址。根据发送的命令,可以写入或读取特定存储器地址的存储器。该设备上的存储器地址为19位(0x00000到0x7FFFF),因此,通过3个字节发送。在将芯片选择引脚驱动到低逻辑电平后,可以发送几个指令代码。这些指令包括写使能、写入存储器阵列、从存储器阵列读取、写状态寄存器、读状态寄存器等。有关命令的完整列表及其详细说明,请参阅CY15B104Q IC的数据表。使用写入阵列指令时,可以在将CS线保持为低电平的情况下写入整个阵列,因为内部地址指针将随着接收到的每个数据字节而增加。一旦到达数组的末尾(地址0x7FFFF),内部指针将从开始处(0x00000)回卷。这里可以观察到与传统EEPROM相比的明显优势:在传统EEPROM上,存储器以页面组织,通常为256字节长,这使得由于固有的慢写操作而可以缓冲数据。FRAM存储器不使用页面,因为存储器的写入

速度快于SPI总线可以提供新信息(数据以总线速度写入)。因此,不需要缓冲,可以顺序写入整个阵列。CY15B104Q包括特定部分或整个存储器阵列的写保护。写保护由状态寄存器(B0、B1)中的两个位组成。写状态寄存器指令可以设置或重置这些位。B0和B1位控制存储器阵列的写保护状态(从四分之一到整个存储器阵列保护)。这些位是非易失性的,它们的状态在电源周期之间保持不变。#WP引脚用于锁定状态寄存器。当此引脚被驱动到低电平时,不再对状态寄存器进行进一步的修改,且用于更改该寄存器中位的指令(写使能和写状态寄存器)将完全被忽略。将此引脚驱动到低电平 effectively就像是硬件内存写保护锁定机制。WPEN位可以完全关闭此引脚:如果WPEN位被清除(0),则此引脚不会影响CY15B104Q IC。#WP引脚路由到mikroBUS™的RST引脚,标记为WP。FRAM 2 click允许保持正在进行的通信。如果在串行时钟信号(SCK)的低脉冲上将#HOLD引脚驱动到低逻辑电平,则通信将暂停但不中止。将此引脚驱动到高逻辑电平将恢复数据传输。此引脚路由到mikroBUS™的PWM引脚,标记为HLD。

FRAM 2 Click top side image
FRAM 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Write Protect
RE2
RST
SPI Chip Select
RA0
CS
SPI Clock
RG6
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Data Transfer Pause
RC14
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

FRAM 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
Buck 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含FRAM 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • fram2_read - 该函数从地址读取内容并保存到缓冲区

  • fram2_write - 该函数将缓冲区中的内容写入地址

  • fram2_read_status - 该函数读取FRAM状态寄存器的内容

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief FRAM2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example performs write & read operation to certain register.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initiazlize device and enable write operation.
 * 
 * ## Application Task  
 * Write value 42 to register 0x10 and check if operation was done properly.
 * 
 * *note:* 
 * data_to_write variable is declared as const, so compiler may warn user 
 * about 'suspisuous pointer conversion'. Note it is the case only with this
 * code snippet but user has freedom to use driver functions as he wishes.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "fram2.h"
#include <string.h>

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static fram2_t fram2;
static log_t logger;

static uint8_t data_to_write[ 3 ] = { '4', '2', 0 };
static uint8_t read_buf [ 32 ];
static uint32_t test_addr;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    fram2_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    fram2_cfg_setup( &cfg );
    FRAM2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    fram2_init( &fram2, &cfg );
    fram2_default_cfg ( &fram2 );
}

void application_task ( void )
{
    log_info( &logger, "Writing value 42 into register 0x10..." );  
    test_addr = 0x0010;  
    fram2_write( &fram2, test_addr, data_to_write, 3 );
    Delay_ms( 200 );

    log_info( &logger, "Reading from register 0x10..." );
    memset( read_buf, 0, 32 );
    Delay_ms( 500 );
    
    fram2_read( &fram2, test_addr, read_buf, 3 );
    log_printf ( &logger, "Read value: %s\r\n\n", read_buf );
    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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