FM3164是RAMTRON公司推出的新一代非易失性鐵電存儲器，采用I2C總線，是集串行存儲器、實時時鐘、看門狗、復位電路、低電壓檢測等多種功能于一體的強大芯片。如果將FM3164應用于火災自動報警系統(tǒng)的報警主機中，則可以解決實現報警信息的快速存儲功能和準確的系統(tǒng)時間，同時也解決了失效和處理器因干擾而死機問題。

1 FM3164的基本結構及內部原理
    FM3164采用鐵電晶體材料，這一特殊材料使鐵電存儲器同時擁有隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲的特性。FM3164將非易失FRAM與實時時鐘(RTC)、處理器監(jiān)控器、非易失性事件計數器、可編程可鎖定的64位ID號和通用比較器相結合。采用先進的0．35μm制造工藝，這些功能通過一個通用I2C接口嵌入到14個引腳的SOIC封裝中，從而取代系統(tǒng)板上的多個元件。存儲器的讀／寫以及其他控制功能都通過工業(yè)標準的I2C總線來實現。其內部原理如圖1所示。

    A0，A1是器件地址選擇信號(總線可最多連接4個I2C器件)；SCL和SDA是與CPU通信接口，其中SDA是雙向數據端口；PFI是比較器輸入端，輸出結果送到CAL／PFO腳，同時它也是時鐘校正信號輸出端。當電源電壓低于2．5 V時，時鐘供電切換到后備電池。CNT1，CNT2是兩路外部事件計數器的輸入端。

2 FM3164功能
    FM3164內有25個特殊功能寄存器SFR。CPU通過I2c總線控制這些寄存器來實現各種功能。FM3164內部功能圖如圖2所示。

2．1 內存操作
    FM3164系列產品提供了不同的內存容量，包括4 Kb，16 Kb，64 Kb和256 Kb，該系列產品軟件兼容，所有版本使用一致的兩位字節(jié)地址操作內存，存儲器采用鐵電技術制造，可以二線制總線時鐘速度進行讀寫操作，讀寫以字節(jié)為單位，寫操作沒有任何延時，而且通過了無限次的讀寫次數。具備其他同類串行存儲器無法比擬的優(yōu)點。
2．2 處理器檢測功能
    FM3164提供兩個基本功能，早期電源失效檢測和防止軟件死鎖的看門狗功能。當電源跌落到預編程動作點VTP以下時，RST引腳被拉低，這將一直保持為低電平，直到電源電壓太低，以致不能維持電路運行。當電源電壓上升到VTP以上時，RST引腳將繼續(xù)保持低電平大約100 ms左右，以便在可靠的電壓水平提供足夠的復位時間，當1OO ms時間到后，RST引腳將恢復弱上拉狀態(tài)，使系統(tǒng)復位?？撮T狗計數器同樣能產生一個有效復位信號，看門狗計數器是一個自由運行可編程計數器，通過一個5位非易失性寄存器，以100 ms步長編程為100 ms～3 s周期，它有兩個控制位：看門狗使能WDE和看門狗復位控制位WR，只有看門狗使能并且計數器超時后，復位信號才有效。
2．3 買時時鐘操作
    實時時鐘(RTC)可以用電池或者電容作為后備電源，它提供了軟件校準功能，以便提供更高的精度。實時時鐘包括一個晶振，時鐘分頻器和供用戶訪問的寄存器系統(tǒng)。它分割32．768 Hz的時基信號，以提供1 s的分辨率，靜態(tài)寄存器為用戶提供了對時間的讀寫訪問，寄存器包括秒、分鐘、小時、星期、月、年。時間寄存器通過位于00H中的R，W位與時間內核同步，將R位從0改變?yōu)?時，時間信息從內核轉入保持寄存器中，以供用戶讀取，R位用于讀時間。設置位W為1將使用戶寄存器凍結，將它清除為0，使得用戶寄存器中的值被裝載進時間內核。W位用于設置新的時間值，用戶必須確保不將非法值寫入寄存器，除了寄存器被凍結期間以外，時間值可以被連續(xù)更新。
2．4 時鐘校準
    當寄存器00H中的CAL位設置為1時，時鐘進入校準模式。當進入校準模式后，CAL／PFO輸出管腳用于校準功能，比較器輸出暫時無效。時鐘校準操作是通過晶振偏移對計數器進行數據修正進行的。在CAL模式，CAL／PFO管腳輸出512 Hz的方波，任何有規(guī)律的偏離512 Hz的頻率誤差都被轉換為時鐘誤差，用戶將此誤差轉換為PPM格式，并將適當的修正值寫入校準寄存器。時鐘校準有關的因素列在圖3中，正PPM誤差需要負調整，以減少脈沖；負PPM誤差需要正調整，以增加脈沖。正PPM調整需要將CALS位設置為1，負PPM調整將CLAS位設置為0。校準后，在校準溫度下時鐘的最高精度可以達到±2．17PPM或者每月±0．09分鐘。校準設置存儲在FRAM中，因此即使后備電源失效也不會丟失，設置值位于寄存器01H的CA L．4-0，此值僅在CAL位設置為1時才可以進行寫入，為了退出校準模式，用戶必須將CAL位設置為0，此時CAL／PFO管腳恢復比較輸出功能。