Hm81xx: ZeroPowerRAMs durch F-RAMs ersetzen

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

Hallo zusammen,

nachdem ich erfolgreich das NV-RAM meines HP3478A durch einen ATtiny817
ersetzen konnte (Beitrag "HP3478A: SRAM durch AVR MCU ersetzt (Update)"), 
wurden nun die Batterie-gepufferten Zero-Power-RAMs der Hameg-Messgeräte 
HM8131-2, HM8130 und HM8142 durch ferroelektrische RAMs (FRAMs) ersetzt, 
um die lästigen Batterien der (auf Batteriehalter umgebauten) NV-RAMs zu 
eliminieren.

Da diese Messgeräte mit einer MCU der i8051-Familie ausgerüstet sind, 
die bekanntlich eine Harvard-Architektur aufweist, entsprechen die 
Buszyklen bei Zugriff auf die Zero-Power-RAMs nicht denen, die ein FRAM 
fordert, denn das Signal /CS bleibt über mehrere Zugriffszyklen hinweg 
aktiv, da es entweder dauerhaft auf Low (HM8142) liegt oder mehr oder 
weniger direkt aus der Adressleitung A15 erzeugt wird (HM8130, -31-2).

Das FRAM fordert, dass /CS nach jedem Zugriff inaktiv wird. Dazu dient 
hier das Vierfach-NAND 74HC00. Das erste Gatter sorgt mit Unterstützung 
durch Herrn De Morgan für die logische ODER-Verknüpfung der beiden 
low-aktiven Signale /RD und /WR und überführt sie in ein high-aktives 
Signal.
Das zweite Gatter invertiert das Signal /CS und macht es somit ebenfalls 
high-aktiv.
Diese beiden Signale werden dann mittels des dritten Gatters logisch 
UND-verknüpft und wieder in ein low-aktives Chip-Select-Signal für das 
FRAMs überführt.

Dank dieser Gatter können die FRAMs auf ihrem Adapter auch mit dem TL866 
bearbeitet werden, indem man die Dallas NV-RAMs `DS1220 (RW)' bzw. 
`DS1225 (RW)' auswählt und den Inhalt des alten Zero-Power-RAMs in das 
FRAMs überträgt. Dieses Vorgehen ist ibs. beim HM8131-2 sinnvoll, denn 
das Gerät zeigt ein merkwürdiges Verhalten, wenn der Inhalt des NV-RAMs 
undefiniert ist, wie unlesbarer LCD-Kontrast oder ungültige 
Einstellwerte -- schade, denn das Prinzip einer Prüfsumme war auch 
damals, als das Gerät entworfen wurde, bereits bekannt.

Die abgebildeten FRAMs stammen von Aliexpress und sind mit ziemlicher
Sicherheit Fälschungen, denn RAMTRON wurde 2014 nach der Übernahme durch
CYPRESS aufgelöst. Ein Datecode von KW35/2024 ist somit sehr 
unwahrscheinlich.
Auch deutet die extrem flache Pin-1-Markierung auf ein abgeschliffenes
IC-Gehäuse hin. Ich bin gespannt wie lange die Fälschungen durchhalten 
und werde bei Gelegenheit Infineon-FRAMs aus sicherer Quelle beschaffen.

Der Einbau in das HM8131-2 (M48Z08, 8kByte) ist unproblematisch. Beim 
HM8130 muss ein über dem Mainboard "schwebender" Blechkasten temporär 
ausgebaut werden.
Das HM8142 zeichnet sich durch extrem beengte Platzverhältnisse aus.
Dort ist der Einsatz eines mit Batteriehalter nachgerüsteten M48Z02 
kritisch.

Grüßle,
Volker

[Peter D. (peda)]

Ja, die FRAM haben alle ein Adreßlatch und sind daher nicht zu standard 
NVRAMs kompatibel. Und MRAM vertragen wiederum keine 5V.

Die FRAM wurden von Infineon übernommen:
https://www.digikey.de/de/products/detail/infineon-technologies/FM16W08-SGTR/4090349

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

Peter D. schrieb:

> Die FRAM wurden von Infineon übernommen:
> 
https://www.digikey.de/de/products/detail/infineon-technologies/FM16W08-SGTR/4090349

...als Beifang der Cypress-Übernahme. :-)

Ali bietet auch FM18W08 mit Cypress-Logo an, die die gleichen 
Gehäuse-Merkmale aufweisen wie die oben abgebildeten FM16W08. Es würde 
mich ja brennend interessieren, was in den Gehäusen wirklich steckt.

Grüßle,
Volker

[Roland E. (roland0815)]

Volker B. schrieb:
> ...
> Das FRAM ...

Ist nicht Verschleißfrei. Wimre ist jeder Lesyezugriff auch ein 
Schreibzugriff...

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

Roland E. schrieb:

> Ist nicht Verschleißfrei. Wimre ist jeder Lesyezugriff auch ein
> Schreibzugriff...

Das ist mir klar -- aber die im Datenblatt spezifizierten 10^10 
(Ramtron) bis 10^14 (Infineon) Schreib-/Lesezyklen sollten für ein paar 
Jahrzehnte genügen.

Grüßle,
Volker

[Falk B. (falk)]

Volker B. schrieb:
> Das ist mir klar -- aber die im Datenblatt spezifizierten 10^10
> (Ramtron) bis 10^14 (Infineon) Schreib-/Lesezyklen sollten für ein paar
> Jahrzehnte genügen.

Vermutlich. Aber hast du mal gemessen, wann und wie oft die Daten 
geschrieben werden? Wenn dort RAM drin war und die Entwickler sich 
logischerweise keine Gedanken über Schreibzyklen gemacht haben, könnte 
es enger werden als du denkst. Wenn die bei jeder Bedienung des 
Frontpanels schreiben . . . ?

1 Schreibzugriff/s
3600 / Betriebsstunde
3,6M / 1000 Betriebsstunden
3,6G / 1M Betriebsstunden
10G sind Minimum bei Ramtron

Das sollte auch unter SEHR ungünstigen Bedingungen reichen ;-)
Selbst 1000 Betriebsstunden erreicht man real nur extrem selten im 
Hochleistungsdauereinsatz im Labor. Puhhh, Glück gehabt! ;-)

[Vanye R. (vanye_rijan)]

Ist es nicht einfach weniger Aufwand alle 10-20Jahre mal eine Batterie 
zu ersetzen?

Mich beunruhigt da viel mehr das ich mich wohl mal daran machen sollte 
das Kontaktprellen am Encoder meines 8142 zu beheben...

Vanye

[Peter D. (peda)]

Vanye R. schrieb:
> Ist es nicht einfach weniger Aufwand alle 10-20Jahre mal eine Batterie
> zu ersetzen?

Das Problem an Batterien ist nicht der Wechsel, sondern das Auslaufen.

Es gab auch mal NV-SRAM mit EEPROM, in den bei Stromausfall gesichert 
bzw. beim Einschalten gelesen wurde.
Bei modernen Geräten ist das eh kein Thema mehr, das Wear-Leveling bei 
Flash hat man gut im Griff.

[Soul E. (soul_eye)]

Falk B. schrieb:
> Vermutlich. Aber hast du mal gemessen, wann und wie oft die Daten
> geschrieben werden? Wenn dort RAM drin war und die Entwickler sich
> logischerweise keine Gedanken über Schreibzyklen gemacht haben, könnte
> es enger werden als du denkst. Wenn die bei jeder Bedienung des
> Frontpanels schreiben . . . ?

Ersetzte Schreiben durch Schreiben/Lesen. D.h. wenn sie regelmäßig 
genutzte NVRAM-Parameter nicht initial ins RAM kopieren, sondern 
jedesmal direkt lesen.

Bei FRAM ist jeder Lesezyklus auch ein Schreibzyklus, da die Daten beim 
Lesen zerstört und anschließend refreshed werden.