onsemi 1 Mb 超低功耗串行 SRAM N01S818HA 深度解析

在电子设计领域，内存器件的性能和功耗一直是工程师们关注的重点。今天要给大家介绍的是 onsemi 的 1 Mb 超低功耗串行 SRAM N01S818HA，它具备多种接口模式和出色的性能，适用于众多应用场景。

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产品概述

N01S818HA 是 onsemi 串行 SRAM 家族的一员，内部组织为 128 K 字×8 位。该器件采用 ON Semiconductor 的先进 CMOS 技术制造，兼具高速性能和低功耗的特点。它支持标准的 SPI 接口，以及复用的双位（DUAL）和四位（QUAD）接口。

接口模式

• SPI 模式：使用单条数据输入（SI）和数据输出（SO）线，配合时钟（SCK）来访问器件内的数据。
• DUAL 模式：采用两条复用的数据输入/输出（SIO0 - SIO1）线与时钟配合访问内存。
• QUAD 模式：使用四条复用的数据输入/输出（SIO0 - SIO3）线与时钟进行内存访问。

工作温度范围与封装

N01S818HA 可在 -40 °C 至 +85 °C 的宽温度范围内工作，并且采用 8 引脚 TSSOP 封装。

产品特性

电源与功耗

• 电源范围：1.7 至 2.2 V，能适应多种电源环境。
• 低功耗：典型待机电流小于 1 μA，典型工作电流小于 10 mA，非常适合对功耗要求严格的应用。

接口与操作模式

• 简单串行接口：支持单比特 SPI 访问，以及类似 SPI 的双比特和四比特访问。
• 灵活操作模式：包括字模式、页模式和突发模式（全阵列），满足不同的应用需求。

读写性能

• 高频读写操作：时钟频率可达 20 MHz，实现快速的数据读写。

其他特性

• 内置写保护：当 CS 为高电平时，提供写保护功能。
• 高可靠性：具有无限的写周期，保证了产品的长期稳定性。
• 环保特性：该器件无铅，符合 RoHS 标准，采用绿色 TSSOP 封装。

产品订购信息

器件型号	封装	包装方式
N01S818HAT22I	TSSOP - 8（无铅）	100 个/管
N01S818HAT22IT	TSSOP - 8（无铅）	3000 个/卷带

引脚与控制信号

引脚名称与功能

引脚名称	引脚功能
CS	芯片选择
SCK	串行时钟
SI / SIO0	SPI 模式下的数据输入；DUAL 和 QUAD 模式下的数据输入/输出 0
SO / SIO1	SPI 模式下的数据输出；DUAL 和 QUAD 模式下的数据输入/输出 1
SC / SIO2	SPI 和 DUAL 模式下无连接；QUAD 模式下的数据输入/输出 2
HOLD / SIO3	SPI 和 DUAL 模式下的 HOLD 输入；QUAD 模式下的数据输入/输出 3
VCC	电源
VSS	接地

控制信号描述

• CS：低电平选择器件，高电平使器件进入待机模式。在编程周期中 CS 变为高电平，周期完成后器件进入待机模式。CS 为高电平时，SO 处于高阻态。上电后，在开始任何操作序列之前，CS 必须驱动为低电平。
• SCK：同步内存和控制器之间的所有活动。所有输入的地址、数据和指令在 SCK 的上升沿锁存，数据输出在 SCK 的下降沿更新。
• SI：在 SPI 模式下，在 SCK 的上升沿接收指令、地址和数据。
• SO：在 SPI 模式下，数据在 SCK 的下降沿输出。
• HOLD：在 SPI 和 DUAL 模式下，高电平为正常操作所需。器件被选中且串行序列开始后，该输入可拉低以暂停串行通信而不重置串行序列。SCK 为低电平时，HOLD 引脚必须拉低才能立即生效。如果 SCK 不为低，HOLD 功能将在下一个 SCK 高到低的转换时才会被触发。在 HOLD 期间，SO 为高阻态，SI 和 SCK 输入被忽略。要恢复操作，SCK 引脚为低时，HOLD 必须拉高。
• SIO0 - 1：在 DUAL 模式下，在 SCK 的上升沿接收指令、地址和数据，数据在 SCK 的下降沿输出。上电后必须设置指令以启用 DUAL 访问模式。
• SIO0 - 3：在 QUAD 模式下，在 SCK 的上升沿接收指令、地址和数据，数据在 SCK 的下降沿输出。上电后必须设置指令以启用 QUAD 访问模式。

基本操作

接口方式

默认状态下，该 SRAM 可直接与许多标准微控制器上常见的标准串行外设接口（SPI）相连。也可以通过对离散 I/O 线进行编程，使其与其他非 SPI 端口接口。

访问模式

通过命令指令对器件进行编程，可以启动双位和四位访问模式。在这些模式下，复用的 I/O 线取代了 SPI 的 SI 和 SO 引脚，与 CS 和 SCK 一起以类似 SPI 的双比特（DUAL）和四比特（QUAD）宽串行方式控制器件。一旦器件进入 DUAL 或 QUAD 模式，将一直保持该模式，直到断电或进行复位模式操作。

指令寄存器

串行 SRAM 包含一个 8 位指令寄存器，通过 SI 引脚访问。整个操作过程中，CS 引脚必须为低电平，HOLD 引脚必须为高电平。CS 变为低电平后，在 SCK 的第一个上升沿采样数据。如果时钟线共享，用户可以断言 HOLD 输入，将器件置于 HOLD 模式。释放 HOLD 引脚后，操作将从暂停点继续。HOLD 操作仅在 SPI 和 DUAL 模式下支持。

指令集

指令	命令	描述
READ	03h	从选定地址开始从内存中读取数据
WRITE	02h	从选定地址开始向内存写入（编程）数据
EQIO	38h	启用 QUAD I/O 访问
EDIO	3Bh	启用 DUAL I/O 访问
RSTQIO	FFh	从 QUAD 和 DUAL 模式重置为 SPI I/O 访问
RDMR	05h	读取模式寄存器
WRMR	01h	写入模式寄存器

设备操作

读操作

持续向器件提供时钟周期，数据可以从内存阵列中顺序读出。每次读出一个字节的数据后，内部地址指针会自动递增到下一个更高的地址，直到达到最高内存地址。当达到最高内存地址 1FFFFh 时，地址指针会回绕到地址 00000h，从而允许无限继续读周期。所有读操作通过将 CS 拉高终止。

读取模式寄存器（RDMR）

该指令用于读取模式寄存器。可以在任何时候（包括写操作期间）读取该寄存器。操作时，先将 CS 拉低，然后向器件发送 RDMR 指令。指令发送后，器件立即在 SO（SIO0 - 3）引脚输出数据。将 CS 拉高以终止寄存器读取操作。

写入模式寄存器（WRMR）

该指令用于写入模式寄存器。操作时，先将 CS 拉低，然后向器件发送 WRMR 指令。指令发送后，数据通过 SO（SIO0 - 3）引脚驱动到器件。将 CS 拉高以终止寄存器写入操作。

模式寄存器

位	功能
0	HOLD 功能：1 = HOLD 功能禁用；0 = HOLD 功能启用（默认）
1 - 5	保留
6 - 7	操作模式：00 = 字模式；10 = 页模式；01 = 突发模式（默认）；11 = 保留

电气特性

绝对最大额定值

项目	符号	额定值	单位
任何引脚相对于 VSS 的电压	VIN,OUT	–0.3 至 VCC + 0.3	V
VCC 电源相对于 VSS 的电压	VCC	–0.3 至 5.5	V
功耗	PD	500	mW
存储温度	TSTG	–40 至 125	°C
工作温度	TA	-40 至 +85	°C
焊接温度和时间	TSOLDER	260 °C，10 秒	°C

工作特性

在指定的温度范围内，该器件具有一系列典型的工作特性，如输入高电压、输出高电压、输入泄漏电流等。具体参数可参考数据手册中的表格。

电容特性

输入电容和 I/O 电容在特定测试条件下有相应的最小和最大值，这些参数在器件特性验证中进行了测试，但并非 100% 测试。

时序特性

包括时钟频率、时钟周期、时钟上升时间等一系列时序参数，这些参数对于确保器件的正常工作至关重要。

总结

onsemi 的 N01S818HA 串行 SRAM 以其低功耗、多种接口模式和灵活的操作方式，为电子工程师提供了一个优秀的内存解决方案。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择接口模式和操作方式，并严格遵循器件的电气特性和时序要求，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中遇到过哪些关于 SRAM 的问题呢？欢迎在评论区分享。