作者：Jacob Beningo
对于所有基于微控制器的嵌入式系统而言，存储器都是其中的主要元件。例如，开发人员需要足够的RAM以存储所有易失性变量、创建缓冲区以及管理各种应用堆栈。RAM对于嵌入式系统相当重要，同样，开发人员也需要一定空间用于存储应用代码、非易失性数据和配置信息。
然而，问题在于非易失性存储器技术不断扩展，选择众多，使选择适合应用的存储器颇具挑战性。
本文对各种存储器技术进行了介绍，并以ON Semiconductor、Adesto Technologies、Renesas、ISSI、Cypress Semiconductor、Advantech、GigaDevice Semiconductor和Silicon Motion等供应商推出的产品为例，帮助开发人员了解各种存储器类型的特性。此外，本文还探讨了各种类型存储器的最佳应用，以便开发人员有效使用。
嵌入式系统中的EEPROM和FRAM
EEPROM往往是开发人员最先、最常考虑用于嵌入式系统的存储器件。在嵌入式应用中，这类非易失性存储器通常用于存储系统配置参数。例如，连接至CAN总线网络的设备可能会将CAN ID存储于EEPROM。
EEPROM的以下特性使其成为嵌入式系统开发人员的理想之选：
- 小封装尺寸
- 相对实惠的价格
- 100kbps至1000kbps的典型比特率范围
- 标准化电气接口
- 通常支持I2C和SPI接口
目前，在Digi-Key网站上快速搜索EEPROM可以发现，共有9家EEPROM供应商提供的5,800多款EEPROM。例如，ON Semiconductor的CAT24C32WI-GT3是一款32Kb (4KB) EEPROM器件，采用8引脚SOIC封装，连接I2C总线时速度可达1MHz（图1）。
图 1：ON Semiconductor的CAT24C32WI-GT3是一款1Kb的EEPROM，可通过I2C或SPI端口连接微控制器以存储配置和应用数据。（图片来源：ON Semiconductor）
值得注意的是，某些微控制器中也包含EEPROM。例如，Renesas的R7FS128783A01CFM＃AA1 32位微控制器，具有4KB板载EEPROM可供开发人员使用。
因此，配置需求不能超过4KB，否则，开发人员就需要使用外部存储器件，或使用微控制器的闪存来模拟EEPROM以扩展容量。
尽管EEPROM深受青睐，却也存在一些潜在缺陷：
- 擦/写操作寿命通常为1,000,000次
- 写周期约为500ns
- 写入单个数据单元需要多条指令
- 数据保存期为10年以上（近期的产品可达100年以上）
- 易受辐射和高工作温度影响
EEPROM适合的应用众多，但对于汽车、医疗或航天系统等可靠性要求较高的应用，开发人员则希望使用FRAM等更可靠的存储器解决方案。
FRAM是“铁电随机存取存储器”的缩写，相较于EEPROM存储器，颇具优势：
- 速度更快（写周期小于50ns）
- 写操作寿命更长（高达1万亿次，EEPROM仅为100万次）
- 功率较低（工作电压只需1.5V）
- 辐射耐受性更强
FRAM的存储容量与EEPROM相当。例如，Cypress Semiconductor的FRAM系列容量范围从4Kb至4Mb。其中，FM25L16B-GTR容量为16Kb（图2）。该器件采用8引脚SOIC封装，工作频率可达20MHz。
