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September 2004
M41ST87Y
M41ST87W
5.0, 3.3, or 3.0V, 1280 bit (160 x8) Secure Serial RTC
and NVRAM Supervisor with Tamper Detection
FEATURES SUMMARY
5.0, 3.3, OR 3.0V OPERATING VOLTAGE
SERIAL INTERFACE SUPPORTS I
2
C BUS
(400kHz)
NVRAM SUPERVISOR FOR EXTERNAL
LPSRAM
2.5 TO 5.5V OSCILLATOR OPERATING
VOLTAGE
AUTOMATIC SWITCH-OVER AND
DESELECT CIRCUITRY
CHOICE OF POWER-FAIL DESELECT
VOLTAGES
M41ST87Y:
V
CC
= 4.75 to 5.5V;
THS Bit = '1': 4.50V
V
PFD
4.75V
V
CC
= 4.5 to 5.5V;
THS Bit = '0': 4.20V
V
PFD
4.50V
M41ST87W:
V
CC
= 3.0 to 3.6V;
THS Bit = '1': 2.8V
V
PFD
3.0V
V
CC
= 2.7 to 3.6V;
THS Bit = '0': 2.55V
V
PFD
2.70V
TWO INDEPENDENT POWER-FAIL
COMPARATORS (1.25V REFERENCE)
COUNTERS FOR TENTHS/HUNDREDTHS
OF SECONDS, SECONDS, MINUTES,
HOURS, DAY, DATE, MONTH, YEAR, AND
CENTURY
128 BYTES OF GENERAL PURPOSE RAM
PROGRAMMABLE ALARM AND
INTERRUPT FUNCTION (VALID EVEN
DURING BATTERY BACK-UP MODE)
PROGRAMMABLE WATCHDOG TIMER
UNIQUE ELECTRONIC SERIAL NUMBER
(8-BYTE)
32kHz FREQUENCY OUTPUT AVAILABLE
UPON POWER-ON
MICROPROCESSOR POWER-ON RESET
BATTERY LOW FLAG
ULTRA-LOW BATTERY SUPPLY CURRENT
OF 500nA (TYP)
SECURITY FEATURES
TAMPER INDICATION CIRCUITS WITH
TIMESTAMP AND RAM CLEAR
LPSRAM CLEAR FUNCTION (TP
CLR
)
PACKAGING INCLUDES A 28-LEAD,
EMBEDDED CRYSTAL SOIC
OSCILLATOR STOP DETECTION
Figure 1. Package
28-pin, (300mil)
SOX28 (MX)
EMBEDDED Crystal
M41ST87Y, M41ST87W
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TABLE OF CONTENTS
FEATURES SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
SECURITY FEATURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Figure 1. Package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
SUMMARY DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Security Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 2. Logic Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 3. 28-pin, 300mil SOIC (MX) Connections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Table 1. Signal Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 4. Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figure 5. Hardware Hookup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
OPERATING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2-Wire Bus Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Bus not busy.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Start data transfer.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Stop data transfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Data Valid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Acknowledge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 6. Serial Bus Data Transfer Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 7. Acknowledgement Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 8. Bus Timing Requirements Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Table 2. AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
READ Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 9. Slave Address Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 10.READ Mode Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 11.Alternate READ Mode Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
WRITE Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 12.WRITE Mode Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 13.WRITE Cycle Timing: RTC & External SRAM Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Data Retention Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Detection Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Register Bits (Tamper 1 and Tamper 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Enable Bits (TEB1 and TEB2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Bits (TB1 and TB2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Interrupt Enable Bits (TIE1 and TIE2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Connect Mode Bit (TCM1 and TCM2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Tamper Polarity Mode Bits (TPM1 and TPM2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Figure 14.Tamper Detect Connection Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Table 3. Tamper Detection Truth Table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 15.Tamper Detect Output Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 16.Basic Tamper Detect Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Tamper Detect Sampling (TDS1 and TDS2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
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M41ST87Y, M41ST87W
Tamper Current Hi/Tamper Current Lo (TCHI/TCLO1 and TCHI/TCLO2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
RAM Clear (CLR1 and CLR2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
RAM Clear External (CLR1
EXT
and CLR2
EXT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 4. Tamper Detection Current (Normally Closed - TCM
X
= '0') . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 17.Tamper Detect Sampling Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figure 18.Tamper Current Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figure 19.Tamper Output Timing (with CLR1
EXT
or CLR2
EXT
= '1') . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 5. Tamper Detect Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 20.RAM Clear Hardware Hookup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Tamper Detection Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Internal Tamper Pull-up/down Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Tamper Event Time-Stamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
CLOCK OPERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Power-Down Time-Stamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
TIMEKEEPER® Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 6. TIMEKEEPER® Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Calibrating the Clock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 21.Crystal Accuracy Across Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 22.Calibration Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Setting Alarm Clock Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 23.Alarm Interrupt Reset Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 7. Alarm Repeat Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 24.Back-Up Mode Alarm Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Square Wave Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 8. Square Wave Output Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Full-time 32kHz Square Wave Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Power-on Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Reset Inputs (RSTIN1 & RSTIN2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 25.RSTIN1 & RSTIN2 Timing Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 9. Reset AC Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Power-fail Comparators (1 and 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Power-fail Outputs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Century Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Output Driver Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Battery Low Warning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
t
rec
Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Electronic Serial Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Oscillator Stop Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Initial Power-on Defaults. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 10. Century Bits Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 11. t
rec
Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 12. Default Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
M41ST87Y, M41ST87W
4/40
MAXIMUM RATING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 13. Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
DC and AC PARAMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 14. DC and AC Measurement Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figure 26.AC Testing Input/Output Waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 15. Capacitance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 16. DC Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figure 27.Power Down/Up Mode AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 17. Power Down/Up AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
PACKAGE MECHANICAL INFORMATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 28.SOX28 28-lead Plastic Small Outline, 300mils, Embedded Crystal Outline. . . . . . . . . 37
Table 18. SOX28 28-lead Plastic Small Outline, 300mils, Embedded Crystal, Mechanical Data 37
PART NUMBERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 19. Ordering Information Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
REVISION HISTORY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 20. Document Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
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M41ST87Y, M41ST87W
SUMMARY DESCRIPTION
The M41ST87Y/W Serial TIMEKEEPER
®
/Con-
troller SRAM is a low power 1280-bit, static CMOS
SRAM organized as 160 bytes by 8 bits. A built-in
32.768 kHz oscillator (internal crystal-controlled)
and 8 bytes of the SRAM (see
Table 6., page 23
)
are used for the clock/calendar function and are
configured in binary coded decimal (BCD) format.
An additional 11 bytes of RAM provide calibration,
status/control of Alarm, Watchdog, Tamper, and
Square Wave functions. 8 bytes of ROM and final-
ly 128 bytes of User RAM are also provided. Ad-
dresses and data are transferred serially via a two
line, bi-directional I
2
C interface. The built-in ad-
dress register is incremented automatically after
each WRITE or READ data byte. The M41ST87Y/
W has a built-in power sense circuit which detects
power failures and automatically switches to the
battery supply when a power failure occurs. The
energy needed to sustain the SRAM and clock op-
erations can be supplied by a small lithium button-
cell supply when a power failure occurs.
Functions available to the user include a non-vol-
atile, time-of-day clock/calendar, Alarm interrupts,
Tamper Detection, Watchdog Timer, and pro-
grammable Square Wave output. Other features
include a Power-On Reset as well as two addition-
al debounced inputs (RSTIN1 and RSTIN2) which
can also generate an output Reset (RST). The
eight clock address locations contain the century,
year, month, date, day, hour, minute, second and
tenths/hundredths of a second in 24 hour BCD for-
mat. Corrections for 28, 29 (leap year), 30 and 31
day months are made automatically.
Security Features
Two fully independent Tamper Detection Inputs al-
low monitoring of multiple locations within the sys-
tem. Programmable bits provide both, "Normally
Open" and "Normally Closed" switch monitoring.
Time Stamping of the tamper event is automatical-
ly provided. There is also an option allowing data
stored in either internal memory (128 bytes), and/
or external memory to be cleared, protecting sen-
sitive information in the event tampering occurs.
By embedding the 32kHz crystal in the package,
the clock is completely isolated from external tam-
pering. An Oscillator Fail Bit (OF) is also provided
to ensure correct operation of the oscillator.
The M41ST87Y/W is supplied in a 28-pin, 300mil
SOIC package (MX) which includes an embedded
32kHz crystal.
The SOIC package is shipped in plastic anti-static
tubes or in Tape & Reel form.
The 300mil, embedded crystal SOIC requires only
a user-supplied battery to provide non-volatile op-
eration.
PDF 
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