ATmega128扩展512KB掉电保护SRAM方案

　　如今，电子技术发展迅猛，尤其是单片机已广泛地应用于通信、交通、家用电器、便携式智能仪表和机器人制作等领域，产品功能、精度和质量均有大幅度提高，且电路简单，故障率低，可靠性高，价格低廉。在单片机的某些应用中，如果不对系统的外部SRAM进行扩展，就不能满足系统设计的要求。因此如何扩展、扩展什么类型的芯片、扩展的容量多大就成为值得考虑的问题。这个问题解决的好与坏直接关系到项目的成败。本文介绍在AVR ATmegal28中如何实现扩展掉电数据不丢失的512 KB SRAM的方案。

　　1 系统硬件结构

　　单片机采用的是Atmel公司生产的ATmegal28，其引脚排列如图l所示。ATmegal 28单片机为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，凭借先进的指令集以及单周期指令执行时间，其数据吞吐率高达1MIPS/MHz，可以缓解系统的功耗和处理速度之间的矛盾。AVR单片机内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的复杂指令集微处理器高10倍的数据吞吐量。ATmegal28单片机内置：128 KB的在系统可编程Flash程序存储器，具有在写的过程中还可以读的能力，即同时读写(RWW);4 KB的EEPROM;4 KB的SRAM;53个通用I/O端口线;32个通用工作寄存器;实时时钟(RTC);4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器(T/c);2个UJSART;面向字节的两线接口(TWI);8通道10位ADC;可选的可编程增益;片内振荡器的可编程看门狗定时器;串行外围设备接口(SPI);与IEEEll49.1规范兼容的JTAG测试接口，此接口同时还可以用于片上调试;6种可以通过软件选择的省电模式。

　　SRAM接口电路由锁存器74AHC573D和BS62LV1006SIP55组成，如图2所示。XRAM接口的工作频率很高，当系统的工作条件高于8 MHz@4 V(4 V电源电压，8 MHz工作频率)和4 MHz@2.7 V(2.7 V电源电压。4 MHz工作频率)时，要小心地选择地址锁存器。此时，典型的74HC系列锁存器已经无法满足要求。XRAM接口与74AHC系列的锁存器相兼容。BS62LV4006SIP55是BSI的高效率、低功耗CMOS静态随机访问存储器，能适应2.4～5.5 V的大范围工作电压，具有典型CMOS的高效率低功耗特性;在3.0V/25℃的条件下电流为0.25μA，在3.0V/85℃的条件下，最长访问时间为55 ns。通过片选CE信号、输出使能OE信号和三态输出驱动，可以很方便地进行SRAM扩展。当BS62LV4006SIP55处于未片选状态时，它具有自动降低功耗的特性。

　　掉电数据保护电路由SA56600-42D接口电路、DS1302ZN接口电路和预警比较电路组成，电路原理图如图3所示。SA56600-42D是Philips公司生产的为保护SRAM中数据的集成芯片;DS1302ZN则是DALLAS公司生产的实时时钟(RTC)，但它还具有可编程控制的充电器的功能，通过第8脚能为锂电池进行控制充电;预警比较电路有保护现场数据的作用，当外部电压低于10V时，模拟比较器就会触发中断，从而把现场数据保护到外扩SRAM或EEPROM中。