在电子技术日新月异、新型多功能电能表层出不穷的今天，电能表中存储器的选择也是多种多样，存储器的好坏直接关系到电能表的正常使用和测量精度。目前应用最多的方案仍是sram加后备电池、eeprom、nvram这三种。但这三种方案均存在着缺陷。其中sram加后备电池的方法增加了硬件设计的复杂性，同时由于加了电池又降低了系统的可靠性；而eeprom的可擦写次数较少(约10万次)，且写操作时间较长(约10 ms)；而nvram的价格问题又限制了它的普及应用。因此，工程人员在设计电能表的存储模块时，往往要花很大的精力来完善方案，才能使电表数据准确无误的写入存储器中。鉴于以上情况，越来越多的设计者将目光投向了新型的非易失性铁电存储器(fram)。铁电存储器具有以下几个突出的优点：

　　(1)读写速度快。串口fram的时钟速度可达20 mhz，并口fram的访问速度达70 ns，几乎无须任何的写入等待时间，可认为是实时写入，所以不用担心掉电后数据会丢失；

　　(2)擦写次数多。一般认为fram的擦写次数为100亿次，而最新的铁电存储器的写入次数可达一亿亿次，这几乎可以认为是无限次；

　　(3)超低功耗。fram的静态工作电流小于10μa，读写电流小于150μa。

　　目前，铁电存储器的主要生产商ramtron公司的fram主要包括串行fram和并行fram两大类。而串行fram由于可节省大量的管脚而得到更为广泛的应用。实际上，串行接口fram又分为i2c和spi两种接口。经过多方比较，本设计选择带有spi接口的fm25640来进行说明。

　　1 fm25640芯片介绍

　　1.1 fm25640的主要特性

　　fm25640为64kb的非易失性铁电存储器，结构容量为8192×8位，具有100亿次的读写次数，掉电数据可保持10年。该器件支持spi的模式0&3，最大可达到5 mhz的总线速度，采用8脚sop或dip封装。

　　1.2 引脚功能

　　cs：片选，低电平有效。当它为高电平时，所有的输出处于高阻态，芯片忽略其它输入；当它为低电平时，芯片功能开启，并根据sck的信号而动作。

　　so：串行输出。数据输出引脚。

　　wp：写保护，低电平有效时，将阻止向状态寄存器进行写操作。

　　vss：电源地。

　　si：串行输入。数据输入引脚。

　　sck：串行时钟。

　　hold：保持端口，低电平有效。当sck为低电平且该脚亦为低电平时，暂停当前的操作。而当sck为低电平而hold为高电平时，则恢复被暂停的操作。

　　vdd：5 v引脚电源。

　　1.3 spi接口

　　fm25640带有高速spi(serial peripheral interface)接口。在通过它来进行串行通信时，其最大可以达到5 mhz的操作速度。

　　spi接口是一种时钟和数据同步的串行接口，应使用so、si、sck、cs四个引脚，可与任何具有spi接口的mcu直接连接。对于没有spi接口的mcu，spi可以与普通i／o口相连。然后用软件模拟spi接口，当然，也可以选择其它带有i2c总线接口和并口的fram产品。

　　spi有四种工作方式。分别为方式0、方式1、方式2和方式3，fm25640支持其中的方式0(cpol=0，cpha=0)和方式3(cpol=1，cpha=1)，等两种方式，数据可在时钟的上升沿移进fm25640，而且数据一般出现在cs有效后的第一个时钟的上升沿。因此，如果时钟从高电平开始，将不能产生第一个有效的上升沿而导致数据传输失败。数据传输时，所有移进和移出fm25640的数据都是8位为一组，它们与时钟信号同步，最高有效位(msb)在前，串行数据在时钟的上升沿移进，并在时钟的下降沿移出。　　

　　spi接口是通过操作指令来控制的，fm25640的操作指令集如表1所列，该指令集共有6条指令。当有效后，第一个传输的字节就是操作指令，紧跟着操作指令之后的是两字节的地址，该地址共16位，其中高三位不起作用，后13位则指定了一个唯一的地址。地址后面为所要写入的数据，若数据多于1个，则第一个数据之后的数据存储地址由fm25640自动按顺序增加。如果地址到达最高地址1fffh，地址计数器将重新置为0000h。

　　2 fm25640在电表数据存储中的应用

　　2.1 fm25640与mcu的连接电路

　　本设计中的单片机选择motorola公司的mc68hc908lj12，这是一款适用于电表设计的mcu，内含12kbflash存储器并可在线编程。同时还具有一个带有红外功能的串行通信接口sci，一个高速spi，8个键盘输入中断，以及内部lcd驱动模块，因而节省了外挂液晶驱动芯片。系统中的电能计量芯片则选择美国adi公司的三相电能计量芯片ade7758，该芯片精确度高，可以提供有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值和电流有效值等多项数据，具有两路脉冲输出，同时也带有spi串口。由于spi接口可支持多个器件挂在同一个总线上，并可通过片选信号区分每一个器件，因此，将fm25640和ade7758都通过spi接口与单片