深入解析Microchip 25AA128/25LC128 128K SPI总线串行EEPROM

一、引言

在电子设计领域，串行EEPROM是一种常用的非易失性存储器，广泛应用于各种需要数据存储的场景。Microchip的25AA128/25LC128 128K SPI总线串行EEPROM以其高性能、低功耗和丰富的特性，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：25LC128T-I SN.pdf

二、产品概述

2.1 产品选型

Microchip的25AA128和25LC128在功能上较为相似，但在一些参数上有所差异。25AA128的VCC范围为1.8V - 5.5V，而25LC128为2.5V - 5.5V。两者的页面大小均为64字节，但温度范围有所不同，25AA128适用于工业温度范围（I），而25LC128还适用于扩展温度范围（E）。它们提供多种封装形式，包括8 - 引脚DFN、8 - 引脚PDIP、8 - 引脚SOIC、8 - 引脚SOIJ和8 - 引脚TSSOP，方便不同应用场景的选择。	Part Number	V CC Range	Page Size	Temp. Ranges	Packages
25AA128	1.8V - 5.5V	64 Byte	I	MF, P, SN, SM, ST
25LC128	2.5V - 5.5V	64 Byte	I, E	MF, P, SN, SM, ST

2.2 产品特性

• 高速时钟：最大时钟频率可达10 MHz，能够满足高速数据传输的需求。
• 低功耗CMOS技术：在不同工作模式下，电流消耗较低。例如，写电流（最大）在5.5V、10 MHz时为5 mA，读电流在相同条件下也为5 mA，而待机电流在5.5V时仅为5 µA。
• 大容量存储：采用16,384 x 8 - 位组织，提供128 Kbit的存储容量。
• 快速写入：自定时擦除和写入周期最大为5 ms，提高了数据写入效率。
• 块写保护：可以选择保护阵列的无、1/4、1/2或全部区域，增强数据安全性。
• 内置写保护：具备上电/掉电数据保护电路、写使能锁存器和写保护引脚，进一步保障数据安全。
• 顺序读取：支持顺序读取数据，方便数据的连续获取。
• 高可靠性：具有1,000,000次擦除/写入周期的耐久性，数据保留时间超过200年，ESD保护大于4000V。
• 环保合规：符合RoHS标准，满足环保要求。
• 宽温度范围：工业温度范围为 - 40°C至 + 85°C，扩展温度范围为 - 40°C至 + 125°C，适用于多种恶劣环境。
• 汽车级认证：通过汽车AEC - Q100认证，可应用于汽车电子领域。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

在使用过程中，需要注意器件的绝对最大额定值，以避免对器件造成永久性损坏。例如，VCC的最大额定值为6.5V，所有输入和输出相对于VSS的电压范围为 - 0.6V至VCC + 1.0V，存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C等。	V CC .............................................................................................................................................................................6.5V
All inputs and outputs w.r.t. V SS ......................................................................................................... -0.6V to V	CC +1.0V
Storage temperature ...............................................................................................................................-65°C to +150°C
Ambient temperature under bias.............................................................................................................-40°C to +125°C
ESD protection on all pins..........................................................................................................................................4 kV

3.2 DC特性

DC特性包括输入输出电压、电流和电容等参数。例如，高电平输入电压（VIH）最小为0.7 VCC，低电平输入电压（VIL）在不同VCC条件下有不同的取值范围。这些参数对于正确设计电路和确保器件正常工作至关重要。

3.3 AC特性

AC特性主要涉及时钟频率、各种信号的建立时间、保持时间和延迟时间等。例如，时钟频率（FCLK）在不同VCC范围内有不同的最大值，4.5V ≤ Vcc ≤ 5.5V时为10 MHz，2.5V ≤ Vcc ＜ 4.5V时为5 MHz，1.8V ≤ Vcc ＜ 2.5V时为3 MHz。这些参数决定了器件的高速性能和数据传输的稳定性。

四、引脚描述

4.1 引脚功能

该器件共有8个引脚，每个引脚都有其特定的功能。	Name	Function
CS	Chip Select Input
SO	Serial Data Output
WP	Write - Protect
V SS	Ground
SI	Serial Data Input
SCK	Serial Clock Input
HOLD	Hold Input
V CC	Supply Voltage

4.2 引脚详细说明

• CS（芯片选择输入）：低电平选中器件，高电平使器件进入待机模式。在进行任何操作之前，需要将CS置低。
• SO（串行输出）：用于在读取周期中将数据从器件中移出，数据在串行时钟的下降沿之后移出。
• WP（写保护）：与状态寄存器中的WPEN位配合使用，用于禁止对状态寄存器中的非易失性位进行写入操作。
• SI（串行输入）：用于向器件传输指令、地址和数据，数据在串行时钟的上升沿被锁存。
• SCK（串行时钟）：用于同步主设备和器件之间的通信，SI上的指令、地址或数据在时钟输入的上升沿被锁存，SO上的数据在时钟输入的下降沿更新。
• HOLD（暂停）：用于在串行序列进行中暂停传输，而无需重新传输整个序列。在不使用此功能时，必须将其保持为高电平。

五、功能描述

5.1 工作原理

25XX128通过简单的串行外设接口（SPI）总线进行访问，包含一个8 - 位指令寄存器。在操作过程中，CS引脚必须为低，HOLD引脚必须为高。指令、地址和数据均采用MSb优先的方式传输。

5.2 读取序列

读取操作时，先将CS拉低，发送8 - 位READ指令，接着发送16 - 位地址（其中两个MSB为“无关”位）。之后，存储在所选地址的内存中的数据将在SO引脚上移出。通过持续提供时钟脉冲，可以顺序读取下一个地址的数据。当达到最高地址（3FFFh）时，地址计数器将回绕到地址0000h，允许无限继续读取周期。读取操作通过将CS引脚拉高来终止。

5.3 写入序列

在写入数据之前，必须通过发送WREN指令来设置写使能锁存器。之后，将CS置低，发送WRITE指令、16 - 位地址和要写入的数据。一次最多可以发送64字节的数据，但所有字节必须位于同一页面内。写入操作完成后，写使能锁存器将被复位。

5.4 写使能和写禁止

WREN指令用于设置写使能锁存器，允许写入操作；WRDI指令用于复位写使能锁存器，禁止写入操作。在一些情况下，如上电、成功执行WRDI指令、成功执行WRSR指令或成功执行WRITE指令后，写使能锁存器将被复位。

5.5 读取状态寄存器指令

通过RDSR指令可以访问状态寄存器。状态寄存器包含写操作进行中（WIP）位和写使能锁存器（WEL）位等信息。WIP位指示器件是否正在进行写操作，WEL位指示写使能锁存器的状态。

5.6 写入状态寄存器

WRSR指令允许用户写入状态寄存器中的非易失性位，从而选择对存储阵列的不同保护级别。通过设置BP0和BP1位，可以选择保护阵列的无、1/4、1/2或全部区域。

六、数据保护和上电状态

6.1 数据保护

为了防止意外写入数据，器件采取了多种保护措施。例如，上电时写使能锁存器被复位，必须发送写使能指令才能设置写使能锁存器；在字节写入、页面写入或状态寄存器写入后，写使能锁存器将被复位；必须在适当的时钟周期后将CS置高才能启动内部写入周期；在内部写入周期期间，对存储阵列的访问将被忽略。

6.2 上电状态

器件上电后处于低功耗待机模式，写使能锁存器被复位，SO处于高阻抗状态。需要将CS从高电平转换为低电平才能进入活动状态。

七、封装信息

7.1 封装形式

该器件提供多种封装形式，包括8 - 引脚DFN、8 - 引脚PDIP、8 - 引脚SOIC、8 - 引脚SOIJ和8 - 引脚TSSOP。不同的封装形式适用于不同的应用场景和电路板布局。

7.2 封装标记信息

每个封装都有相应的标记信息，用于标识器件的型号、温度等级、生产年份和周数等信息。这些信息有助于工程师在生产和维护过程中准确识别器件。

八、总结

Microchip的25AA128/25LC128 128K SPI总线串行EEPROM以其丰富的特性、高可靠性和广泛的应用范围，为电子工程师提供了一个优秀的存储解决方案。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件的型号和封装形式，同时注意器件的电气特性和操作流程，以确保电路的正常工作和数据的安全存储。你在使用这款EEPROM时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。