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近年來，數字化電視技術迅猛發展，特別是遙控系統的面市，各廠商在電視機中加人微處理器(MCU)，各種人工智能化彩電完全替代了老式電視手動(機械式)控制和記憶方式。隨著電視專用MCU功能日益強大，用戶使用的功能日趨豐富，所需存儲的數據和刷新速度不斷提高，先后涌現出各種型號和規格的存儲器。目前，電視機中應用最為廣泛的是E2PROM。 因為E2PROM保存著大量與電視機工作狀態密切相關的數據，其可靠性就遙控電視而言至關重要，視為第二核心器件。E2PROM與第一核心器件(MCU)保持通信，并存儲電視機的工作信息。有時由于存儲數據的丟失造成重大損失，甚至導致數據無法修復。因此，在電視系統中，對于系統數據和用戶數據的存儲一般采用電可擦除存儲器E2PROM。E2PROM具有操作簡便、數據存儲時間長、存儲溫度范圍廣、可擦寫次數多等優點。以ATMEL公司推出的AT24CXX系列為代表的串口通信E2PROM，以其質量可靠、接口簡單等優點，逐漸成為電視產品設計中E2PROM的首選器件。 2 AT24CXX系列簡介 與并行通信存儲器相比，串行通信存儲器以其占用很少的資源和I／O總線、體積小等優點而應用廣泛。典型的串行通信E2PROM AT24CXX是I2C總線串行器件，具有工作電源寬(1.8～5.5 V)，抗干擾能力強f輸入引腳內置施密特觸發器濾波抑制噪聲)，功耗低(寫狀態時最大工作電流3 mA)，高可靠性(寫次數100萬次，數據保存100年)，支持在線編程等特點。 圖1給出AT24CXX的內部結構框圖，SDA引腳可實現雙向串行數據傳輸，在SCL引腳輸入時鐘信號的上升沿將數據送入E2PROM，并在時鐘的下降沿將數據讀出。 根據存儲器空間地址的大小，AT24CXX分為C02／2K、C04／4K、C08(A)／8K、C16／16K等多種版本，各版本器件除存儲空間不同外，其內部性能基本一致，用戶可根據實際使用的條件合理選擇相應器件。A2、A1和A0引腳為AT24CXX的硬件連接的器件地址輸入引腳。一條總線上最多可掛接8個AT24C02或4個AT24C04或2個AT24C08(A)或1個AT24C16。 另外，AT24CXX系列器件具有用于硬件數據寫保護功能引腳。當該引腳接低電平時，允許器件正常讀／寫操作；當該引腳接高電平時，器件啟動寫保護功能。各版本器件的寫保護功能說明及存儲結構如表1所示。 3 AT24CXX在彩電中的設計及應用 雖然AT24CXX外圍引腳和元件數很少，接口電路簡單，但在實際CRT彩電應用中，由于電視機內存在高壓跳火等干擾信號，E2PROM會出現一些“怪”現象，導致電視機工作異常。以下給出導致電視機異常工作的主要現象。 3.1 非人為因素改變E2PROM部分數據 這種現象表現為電視機的工作狀態在某次開機后工作異常。如果在發現異常后無任何處理，將在一段時間內保持異常狀態。最常見現象如系統關鍵數據(行、場數據)的突變，這種現象一般是由開機時顯像管打火或其他原因導致I2C總線數據線工作異常產生的誤操作。出現這種現象時，如果在工廠菜單或用戶菜單里根據標準數據調整這些突變的數據，則可以糾正解決；如果這些突變的數據無法調整，則必須采取軟件復位、E2PROM賦初始值等方法解決。 從硬件上預防這種現象的方法大多是在I2C總線的SDA、SCL數據線靠近E2PROM引腳處，與地線間加穩壓二極管，從而起到保護總線端口的作用，如圖2中的VD1、VD2。根據長期產品跟蹤的結果表明，采用此方法E2PROM數據出錯率小于3‰。但是此方法只能減小寄存器數據出錯率，而不能從根本上消除數據出錯，但一般也不會導致E2PROM相應數據區域物理損壞。這種方法的優點是簡單易行，幾乎不占用器件資源。 目前最科學的方法是利用E2PROM的寫保護功能，AT24C08A的第7引腳是數據通信寫保護引腳WP(低電平有效)，將其與MCU處理器I／O接口連接，如圖3所示。在E2PROM寫操作期間，MCU處理器I／O接口輸出低電平，E2PROM允許I2C總線寫入數據，而在其他操作過程中，該I／O接口輸出高電平，E2PROM不允許I2C總線寫入數據。此方法成本低(省去兩個穩壓二極管)，出錯率更低，但需軟件支持。根據統計，使用E2FROM寫保護功能，數據出錯率小于1‰。如果同時使用上述這兩種方法，E2PROM數據出錯率則更低，效果更佳。 3.2 E2PROM部分區域物理損壞 常溫下，短期內不會產生E2PROM部分區域物理損壞的現象。由于E2PROM在常溫下的可擦寫100萬次。但在高溫下，E2PROM的可擦寫數大大降低。如果高溫下頻繁對E2PROM進行擦寫操作，短期內易導致E2PROM部分區域物理損壞。其表現為特定數據無法正常存儲，即使使用燒錄器強制燒錄也不能恢復。判定E2PROM部分區域物理損壞的方法：用燒錄器將E2PROM中每個地址分別置0和1狀態，可檢查有無區域物理損壞。確認是E2PROM損壞，則必須更換新的E2PROM才能排除電視機的故障。若軟件處理不當則引起這種現象。要防止這種情況發生必須從軟件著手，從而避免對特定區域頻繁操作。典型實例是某高清CRT彩電AFT頻率自動跟蹤系統及其他一些判別系統的軟件設計。以AFT頻率自動跟蹤系統為例，當環境工作溫度及電源電壓變化后，高頻調諧器會有一定的頻率點漂移。軟件設計時，頻率點偏移后，軟件程序應即時記錄下新的頻率點偏移電壓值并將其數值存儲到E2PROM指定地址中。高溫下，由于相關器件的參數發生變化，頻點會隨溫度升高不斷漂移，使E2PROM數據刷新異常頻繁，從而導致電視機在高溫負荷試驗中出現E2PROM物理損壞。在查明原因后，應對該軟件進行修改，將實時存儲頻點數據方式改為頻率跟蹤掉電存儲方式，即只在電視機關機掉電的情況下記錄該數據，這樣可減少E2PROM數據刷新次數，從而解決上述問題。 4 結語 E2PROM作為一種通用存儲器件，在設計時往往容易忽視一些對其細節方面的考慮，其中一些問題在設計試制階段被發現并解決，還有一些問題是要在量產乃至售后一段時間后才暴露出來。因此，完整的現代電子產品系統，更多的是需要依靠軟硬件相互配合開發，才能使產品的可靠性到達最佳狀態。 |
