单片机与嵌入式系统应用 西南交通大学 靳桅 李骐 邬芝权 VRS51L3074是Ramtron公司生产的一款运行速度可达40MIPS的单周期8051微处理器。VRS51L3074的存储器子系统具有64 KB的Flash、4 352字节的内部SRAM，以及众多的外设接口。
VRS51L3074的高速增强型SPI接口速度为系统时钟的1／2，而且具有多字节传送、手动片选和输出下载脉冲的功能。这几个功能对于直接利用SPI接口读取串行Flash中的显示数据，同时向LED显示屏传送至关重要。
FRAM技术是Ramtron公司融合RAM和ROM的特性，开发出的具有RAM的读写速度、又能掉电保持的存储器件。FRAM系列存储芯片具有写数据无延时，抗干扰能力强，在3．3V 环境下FRAM读写次数没有限制，数据保存时间可达10～45年等众多优点。
FRAM产品提供了多种接口(如I2C、SPI、并行接口)，多种容量 (4Kb、16 Kb、64 Kb、256 Kb、1 Mb等)，多种电压级别的产品。FM25L256B是32K×8位、具有SPI接口的FRAM。
由于SPI总线为四线制，具有SPI接口的FRAM构成双端口RAM时，数据线和控制线的切换非常方便，所以使用FRAM成为构成大容量双端口RAM的最佳选择。 1 LED显示屏控制系统对串行FRAM的要求 首先，对VRS51L3074控制的3个FRAM组成的数据处理系统与FRAM的连接关系进行分析。
图1(a)为VRS51L3074和3个FRAM组成的数据处理系统。当进行显示数据处理时SPI总线为标准连接形式，即所有SPI接口芯片的SI、SO、SCK分别连接在一起；只有片选线分别与 VRS51L3074连接，对每一个存储器的数据分别进行读写操作。
而数据显示时只需同步给定3个串行存储器相同的起始地址，然后在SCK脉冲的作用下由串行FRAM存储器的SO脚送入74HCl64，经串并转换后直接输出到LED显示屏。由于显示数据直接由74HCl64旁路“DMA”至LED显示屏，因此作为数据显示控制的VRS51L3074不需要处理串行存储器的输出数据，也就是说对3个串行存储器只需要进行开环控制。
具体电路框图如图1(b)所示。 2 双端口RAM模块及LED显示屏控制系统 图2所示的串行双端口RAM模块是根据图1中数据处理和数据显示SPI的连接关系，外加总线开关74HC245构成的。
SPI接口的FRAM时钟信号 SCK和数据输入端SI共用，而由于驱动LED显示屏时3个片选信号要同时有效，数据输出SO端(如图1(b)所示，分别接3片74HCl64的输入端) 也需要独立控制，故需要由74HC245总线开关实现在端口A、B间切换的控制信号为8个(SI，1个；SCK，1个；CS，3个；SO，3个)，使用2 片8总线数据开关74HC245就足够了。 图3为由2个串行双端口RAM模块构成的LED显示屏控制系统。
工作时数据处理单片机与数据显示单片机通过2条控制线进行同步工作，其中数据处理单片机为主机，数据显示单片机为从机。在实际应用中，可通过增加串行双端口RAM模块的数量，或增加74HCl64的级数来增加LED显示屏的高度。
LED显示屏水平方向的长度只与数据显示单片机以及串行FRAM的SPI时钟频率有关，在SPI时钟频率为20 MHz时，水平方向的长度可达2 048点。在双向驱动模式下，LED显示屏的高度由串行双端口RAM模块的数量确定。
水平方向的长度在40 MHz时无灰度可达4 096点，在8级灰度情况下可达512点；而垂直方向3片FRAM经74HCl64串并转换后的3字节(共24位)，双色点数=24÷2x16=192 点，单色点数=24×16=384点。