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1、 工学硕士学位论文 串行 EEPROM 控制器的设计与实现 王群 哈尔滨工业大学 2006 年 12 月 国内图书分类号： TN47 国际图书分类号： 621.3.049.77 工学硕士学位论文 串行 EEPROM 控制器的设计与实现 硕士研究生： 王群 导师：王明江副教授 申 请 学 位： 工学硕士 学科、专业： 微电子学与固体电子学 所在单位： 深圳研究生院 答辩日期： 2006 年 12 月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学 - Classified Index: TN47 U.D.C: 621.3.049.77 Dissertation for the Master Degree of
2、Engineering DESIGN AND IMPLEMENTATION OF CONTROLLER OF SERIAL EEPROM Candidate: Wang Qun Supervisor: Associate Prof. Wang Mingjiang Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Microelectronics and Solid-State Electronics Affiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defence: Decemb
3、er, 2006 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 I 摘 要 微电子的核心是集成电路。 MOS 存储器作为集成电路的典型代表，发展异常迅猛。电可擦除可编程存储器（ EEPROM）作为一种重要的 MOS 存储器，是当今应用广泛的记忆元件。由于它既能像 RAM 一样随时改写内容，又能像其它 ROM 一样能长期的保存信息，因此 在计算机、通讯和消费类电子等各个领域都得到广泛的应用。 在几种常用的串行总线中， I2C总线使用两线总线接口，极少的传输线个数和灵活的总线体系结构，很大
4、程 度上降低了产品的成本。它具有功耗低、抗干扰能力强等优点。特别适合 用于过程控制、复杂自动控制等系统中，在通讯产品以及家 用电器中用途很广。 本文研究和设计了一款 2Kbits的 EEPROM的读写控制器，它是基于 I2C总线的通信方式， EEPROM存储容量为 256 8bits。有一个写保护管脚（ WP） ，可提供硬件数据保护，输入端口的施密 特触发器可抑制噪声，支持16字节页写入模式，功能性地址 线允许连接到同一条总 线上的器件数目最多可达 8个。工作电压为 4.5V5.5V，工作电流为 1mA，传输速率为 400kHz。采用的是 CSMC 0.6um三铝双多晶双阱 CMOS工艺。 关
5、键词 I2C； EEPROM；读写控制器 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 II Abstract Microelectronic technologys kernel is integrated circuits. MOS memories, which are typical integrated circuits products, develop very rapidly. EEPROM is one of the most important MOS memories and its application is very wide at present. Because it can
6、 momentarily change data like RAMs, but also can extendly hold data like other ROMs. It is widely applied in computer, communication, consumer electronics, and so on. Among several frequently-used serial buses, I2C-bus only contains 2 wires bus interface, and its few transport wires and flexible bus
7、 architecture can mostly reduce product cost. I2C-bus has features of low power and good anti-disturbance and it specially fits to process control systems and complex auto-control systems. It is widely used in communication products and domestic appliances. In this thesis, a reading and writing cont
8、roller of 2K bits EEPROM is researched and designed, the EEPROM is organized as a single block of 256 8 bits memory with a 2-wires serial interface. There is a write protecting pin for hardware data protection and the input interfaces have Schmitt Triggers and filter circuit which suppress noise spi
9、kes. The device has a page write capability for up to 16 bytes of data. The bus address lines can connect up to eight devices and it supports 4.55.5 voltage and 1m Amp current. Its transmission frequency is 400kHz. The controller is implemented by CSMC 0.6um Double Poly Three Metal Double Well CMOS
10、technology. Keywords I2C bus, EEPROM, controller of reading and writing 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 III 目录 摘 要 . I Abstract .II 第 1 章 绪论 .1 1.1 课题背景 .1 1.2 半导体存储器概述 .1 1.2.1 引言 .1 1.2.2 半导体存储器的分类 .3 1.2.3 EPROM 概述 .4 1.2.4 EEPROM 技术概述 .8 1.3 半导体存储器的结构 .12 1.4 主要内容及论文结构 .13 第 2 章 I2C 总线技术概述 .15 2.1 串行总线概述 .15 2.2 I2C 总线的特点和现状 .16 2.2.1 I2C 总线的主要特点 .16 2.2.2 I2C 总线的现状及应用前景 .17 2.3 I2C 总线协议 .17 2.3.1 I2C 总线协议术语 .17 2.3.2 I2C 总线接口电路 .19 2.3.3 I2C 总线数据结构 .20 2.3.4 I2C 总线传输协议 .
