本文解釋了如何使用現(xiàn)成的串行 EEPROM 的 EPROM 仿真模式以及不尋常的編碼方案來解決問題。

動機

出于保修原因，有時需要對某些事件進行計數(shù)和記錄，例如電源循環(huán)、操作時間、硬（按鈕）重置和超時。用于此目的的傳統(tǒng)電子計數(shù)器由觸發(fā)器構建，使用二進制代碼，如圖 1 所示。當所有觸發(fā)器都設置時達到最大計數(shù)，因此計數(shù)器的大小由在感興趣的時間間隔內(nèi)要計數(shù)的最大事件數(shù)。

在自然二進制代碼中，位值從一位到下一位加倍。

滿足要求

雖然基于觸發(fā)器的計數(shù)器很容易構建，但它有很大的缺點。當它達到計數(shù)限制時，它會歸零（重置自身）。它的操作也是不穩(wěn)定的——它需要電力來維持其計數(shù)狀態(tài)。第一個問題可以通過在達到極限時凍結計數(shù)器來解決；您可以通過連接電池來保持柜臺電源來解決第二個問題。但是這些措施可能是不可接受的，因為它們會增加成本并且只能在有限的時間內(nèi)起作用。

有一個替代方案。您可以在 EEPROM 或某種其他形式的非易失性 (NV) 存儲中備份計數(shù)值。下次上電時，計數(shù)器可以預加載存儲在此 NV 存儲器中的值。除非將 NV 內(nèi)存嵌入到另一個芯片（如微控制器或 FPGA）中，否則內(nèi)存內(nèi)容并不安全，因為內(nèi)存芯片很容易在電路板上移除、重新編程（重置）和更換。因此，這種方法不滿足不可復位的要求。

過去的詭計

EPROM 是另一種不需要電池的非易失性存儲器。隨著微處理器的出現(xiàn)，EPROM 在 1970 年代開始流行。剛出廠時，所有 EPROM 字節(jié)都讀取 FFh。通過將單個位從 1（已擦除）到 0（已編程）進行編程來存儲數(shù)據(jù)；編程需要 12V 到 13V 的脈沖。在加載新數(shù)據(jù)之前，您必須通過封裝中內(nèi)置的窗口將芯片暴露在高強度紫外線下來擦除整個內(nèi)存。一次性可編程 (OTP) EPROM 沒有窗口，因此無法擦除。由于這些不便之處，EPROM 的普及已經(jīng)逐漸減少，取而代之的是 EEPROM 和高密度閃存，它們都可以在 5V 或更低的電壓下操作和編程。盡管如此，通過將 OTP EPROM 的單向編程（1 到 0）和不可擦除性與現(xiàn)代 EEPROM 技術相結合，您可以獲得一種稱為 EPROM 仿真模式的新功能。EPROM 仿真模式是實現(xiàn)非易失性、不可復位計數(shù)器的關鍵技術。

EPROM 仿真模式

串行接口 EEPROM 的一個共同特征是頁面寫入緩沖器，它可以讓您一次性編程整個存儲器頁面。收到寫命令后，系統(tǒng)會自動將來自尋址存儲器頁面的數(shù)據(jù)加載到頁面寫入緩沖區(qū)。對于 EPROM 仿真模式，寫緩沖器被實現(xiàn)為一個移位寄存器（圖 2）。傳入的新數(shù)據(jù) (D-IN) 在進入緩沖區(qū) (S-IN) 之前饋入一個與門，該門將其與緩沖區(qū)數(shù)據(jù) (S-OUT) 組合在一起。因此，與門確保存儲位在被編程為 0 后不能更改為 1。在頁面的所有位的完整循環(huán)之后，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)再次與存儲頁中的數(shù)據(jù)對齊。現(xiàn)在可以開始寫周期，將整個緩沖區(qū)復制回非易失性 EEPROM。

EPROM 仿真將新數(shù)據(jù)和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的按位邏輯與寫回內(nèi)存。

編輯：hfy