近年來,，數(shù)字化電視技術(shù)迅猛發(fā)展，特別是遙控系統(tǒng)的面市,，各廠商在電視機(jī)中加人微處理器(MCU),，各種人工智能化彩電完全替代了老式電視手動(機(jī)械式)控制和記憶方式。隨著電視專用MCU功能日益強(qiáng)大,，用戶使用的功能日趨豐富,，所需存儲的數(shù)據(jù)和刷新速度不斷提高，先后涌現(xiàn)出各種型號和規(guī)格的存儲器,。目前,，電視機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的是E2PROM。
因?yàn)镋2PROM保存著大量與電視機(jī)工作狀態(tài)密切相關(guān)的數(shù)據(jù),，其可靠性就遙控電視而言至關(guān)重要,，視為第二核心器件,。E2PROM與第一核心器件 (MCU)保持通信,，并存儲電視機(jī)的工作信息。有時由于存儲數(shù)據(jù)的丟失造成重大損失,，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法修復(fù),。因此，在電視系統(tǒng)中,，對于系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的存儲一般采用電可擦除存儲器E2PROM,。E2PROM具有操作簡便、數(shù)據(jù)存儲時間長,、存儲溫度范圍廣,、可擦寫次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)。以ATMEL公司推出的 AT24CXX系列為代表的串口通信E2PROM,，以其質(zhì)量可靠,、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電視產(chǎn)品設(shè)計(jì)中E2PROM的首選器件,。
2 AT24CXX系列簡介
與并行通信存儲器相比,，串行通信存儲器以其占用很少的資源和I／O總線、體積小等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛,。典型的串行通信E2PROM AT24CXX是I2C總線串行器件,，具有工作電源寬(1.8～5.5 V)，抗干擾能力強(qiáng)f輸入引腳內(nèi)置施密特觸發(fā)器濾波抑制噪聲),，功耗低(寫狀態(tài)時最大工作電流3 mA),，高可靠性(寫次數(shù)100萬次,，數(shù)據(jù)保存100年)，支持在線編程等特點(diǎn),。
圖1給出AT24CXX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,，SDA引腳可實(shí)現(xiàn)雙向串行數(shù)據(jù)傳輸，在SCL引腳輸入時鐘信號的上升沿將數(shù)據(jù)送入E2PROM,，并在時鐘的下降沿將數(shù)據(jù)讀出,。
根據(jù)存儲器空間地址的大小，AT24CXX分為C02／2K,、C04／4K,、C08(A)／8K、C16／16K等多種版本,，各版本器件除存儲空間不同外,，其內(nèi)部性能基本一致，用戶可根據(jù)實(shí)際使用的條件合理選擇相應(yīng)器件,。A2,、A1和A0引腳為AT24CXX的硬件連接的器件地址輸入引腳。一條總線上最多可掛接8個AT24C02或4個AT24C04或2個AT24C08(A)或1個AT24C16,。
另外,，AT24CXX系列器件具有用于硬件數(shù)據(jù)寫保護(hù)功能引腳。當(dāng)該引腳接低電平時,，允許器件正常讀／寫操作,；當(dāng)該引腳接高電平時，器件啟動寫保護(hù)功能,。各版本器件的寫保護(hù)功能說明及存儲結(jié)構(gòu)如表1所示,。
3 AT24CXX在彩電中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
雖然AT24CXX外圍引腳和元件數(shù)很少，接口電路簡單,，但在實(shí)際CRT彩電應(yīng)用中,，由于電視機(jī)內(nèi)存在高壓跳火等干擾信號，E2PROM會出現(xiàn)一些“怪”現(xiàn)象,，導(dǎo)致電視機(jī)工作異常,。以下給出導(dǎo)致電視機(jī)異常工作的主要現(xiàn)象。
3.1 非人為因素改變E2PROM部分?jǐn)?shù)據(jù)
這種現(xiàn)象表現(xiàn)為電視機(jī)的工作狀態(tài)在某次開機(jī)后工作異常,。如果在發(fā)現(xiàn)異常后無任何處理,，將在一段時間內(nèi)保持異常狀態(tài)。最常見現(xiàn)象如系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù) (行,、場數(shù)據(jù))的突變,，這種現(xiàn)象一般是由開機(jī)時顯像管打火或其他原因?qū)е翴2C總線數(shù)據(jù)線工作異常產(chǎn)生的誤操作。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，如果在工廠菜單或用戶菜單里根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)調(diào)整這些突變的數(shù)據(jù),，則可以糾正解決,；如果這些突變的數(shù)據(jù)無法調(diào)整，則必須采取軟件復(fù)位,、E2PROM賦初始值等方法解決,。
從硬件上預(yù)防這種現(xiàn)象的方法大多是在I2C總線的SDA、SCL數(shù)據(jù)線靠近E2PROM引腳處,，與地線間加穩(wěn)壓二極管,，從而起到保護(hù)總線端口的作用，如圖2中的VD1,、VD2,。根據(jù)長期產(chǎn)品跟蹤的結(jié)果表明，采用此方法E2PROM數(shù)據(jù)出錯率小于3‰,。但是此方法只能減小寄存器數(shù)據(jù)出錯率,，而不能從根本上消除數(shù)據(jù)出錯，但一般也不會導(dǎo)致E2PROM相應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)域物理損壞,。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行,，幾乎不占用器件資源。
目前最科學(xué)的方法是利用E2PROM的寫保護(hù)功能,，AT24C08A的第7引腳是數(shù)據(jù)通信寫保護(hù)引腳WP(低電平有效),，將其與MCU處理器 I／O接口連接，如圖3所示,。在E2PROM寫操作期間,，MCU處理器I／O接口輸出低電平，E2PROM允許I2C總線寫入數(shù)據(jù),，而在其他操作過程中，該I／O接口輸出高電平,，E2PROM不允許I2C總線寫入數(shù)據(jù),。此方法成本低(省去兩個穩(wěn)壓二極管)，出錯率更低,，但需軟件支持,。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用 E2FROM寫保護(hù)功能,，數(shù)據(jù)出錯率小于1‰,。如果同時使用上述這兩種方法，E2PROM數(shù)據(jù)出錯率則更低,，效果更佳,。
3.2 E2PROM部分區(qū)域物理損壞
常溫下，短期內(nèi)不會產(chǎn)生E2PROM部分區(qū)域物理損壞的現(xiàn)象,。由于E2PROM在常溫下的可擦寫100萬次,。但在高溫下,，E2PROM的可擦寫數(shù)大大降低。如果高溫下頻繁對E2PROM進(jìn)行擦寫操作,，短期內(nèi)易導(dǎo)致E2PROM部分區(qū)域物理損壞,。其表現(xiàn)為特定數(shù)據(jù)無法正常存儲，即使使用燒錄器強(qiáng)制燒錄也不能恢復(fù),。判定E2PROM部分區(qū)域物理損壞的方法：用燒錄器將E2PROM中每個地址分別置0和1狀態(tài),，可檢查有無區(qū)域物理損壞。確認(rèn)是 E2PROM損壞,，則必須更換新的E2PROM才能排除電視機(jī)的故障,。若軟件處理不當(dāng)則引起這種現(xiàn)象。要防止這種情況發(fā)生必須從軟件著手,，從而避免對特定區(qū)域頻繁操作,。典型實(shí)例是某高清CRT彩電AFT頻率自動跟蹤系統(tǒng)及其他一些判別系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。以AFT頻率自動跟蹤系統(tǒng)為例,，當(dāng)環(huán)境工作溫度及電源電壓變化后,，高頻調(diào)諧器會有一定的頻率點(diǎn)漂移。軟件設(shè)計(jì)時,，頻率點(diǎn)偏移后,，軟件程序應(yīng)即時記錄下新的頻率點(diǎn)偏移電壓值并將其數(shù)值存儲到E2PROM指定地址中。高溫下,，由于相關(guān)器件的參數(shù)發(fā)生變化,，頻點(diǎn)會隨溫度升高不斷漂移，使E2PROM數(shù)據(jù)刷新異常頻繁,，從而導(dǎo)致電視機(jī)在高溫負(fù)荷試驗(yàn)中出現(xiàn)E2PROM 物理損壞,。在查明原因后，應(yīng)對該軟件進(jìn)行修改,，將實(shí)時存儲頻點(diǎn)數(shù)據(jù)方式改為頻率跟蹤掉電存儲方式,，即只在電視機(jī)關(guān)機(jī)掉電的情況下記錄該數(shù)據(jù)，這樣可減少 E2PROM數(shù)據(jù)刷新次數(shù),，從而解決上述問題,。
4 結(jié)語
E2PROM作為一種通用存儲器件，在設(shè)計(jì)時往往容易忽視一些對其細(xì)節(jié)方面的考慮,，其中一些問題在設(shè)計(jì)試制階段被發(fā)現(xiàn)并解決,，還有一些問題是要在量產(chǎn)乃至售后一段時間后才暴露出來。因此,，完整的現(xiàn)代電子產(chǎn)品系統(tǒng),，更多的是需要依靠軟硬件相互配合開發(fā)，才能使產(chǎn)品的可靠性到達(dá)最佳狀態(tài)。