单片机第五章1课件

单片机原理

及其接口技术第五章

半导体存储器用途：存储程序、原始数据、中间变量、最终结果性能：（1）容量：影响计算机的记忆能力（2）速度：影响计算机的运算能力1、存储器定义能存储程序和数据的部件统称为存储器。2、存储器组成存储器分为内存和外存两类。5.1半导体存储器基础外存的存储容量大，存取速度慢；它不能直接与CPU交换信息，必须经过内存实现；常用的有硬盘、软盘和光盘。内存的存储容量有限，存放将要运行的程序和数据，存取速度快，可以直接与CPU交换信息。3、内存储器的组成存储器由半导体存储器芯片（VLSI）组成。单片机内部存储器，当单片机内部的存储器不够用时，可以外扩存储器。外扩的存储器就是由半导体存储器芯片组成的。当用半导体存储器芯片组成内存时必须满足个要求：①每个存储单元一定要有8个位。②存储单元的个数满足系统要求。注意：内存的容量是指它所含存储单元的个数每个存储单元一定有8个位，可存储8位二进制信息。1、ROM简介ROM是只读存储器，ROM中的信息是用写录器写入的，一旦写入，其上的信息就不能随意更改，其内的信息可以由CPU读出，但不能由CPU通过指令写入。2、ROM特性ROM具有非易失性，即掉电后其上的信息不消失，常常用于存储程序和固定的数据表格。3、ROM分类：①掩膜ROM——其上的程序由厂家用特殊工艺写入，结构简单，集成度高，但成本也高，适用于大批量产生。②PROM——出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，一旦写入其上的程序就不能再更改。③EPROM——出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，也可以用紫外线整片擦除。④E2PROM——出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，也可以用电信号整字节擦除。4、典型ROM芯片5.1.1ROM芯片27641、RAM简介RAM是随机读写存储器，其中的信息由CPU通过指令读写（movx@dptr,a,movxa,@dptr）。2、RAM特性RAM具有易失性，即掉电后其上的信息消失，故用于存储临时性数据。3、RAM分类：RAM分为2类：双极型和MOS型（MOS型RAM因其集成度高，功耗低，价格便宜而得到广泛应用）。MOS型RAM又分为SRAM和DRAM。4、典型RAM芯片5.1.2RAM芯片6264SRAM用MOS型双稳态触发器存储信息，集成度低，接口简单。DRAM用电容存储信息，集成度高，接口复杂，因为电容上的电荷容易泄漏，所以必须定时充电。Intel6264的容量为8K×8，有28个引脚。各引脚的功能如下：•Al2~A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的8K个存储单元。•D7~D0：双向数据信号输入输出引脚。•OE：数据输出允许控制信号引脚，低电平有效。•WE：数据输入允许控制信号引脚，低电平有效。•CS1：片选信号输入引脚，低电平有效。•CS2：片选信号输入引脚，高电平有效。•Vcc：+5v电源，用于在线的读操作。•GND：地。6264A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12WEOECS1CS2D0D1D2D3D4D5D6D76264（1）OPTROM双极性熔丝式（2）Flash闪存（3）FRAM非易失性铁电存储器（4）nvSRAM新型非易失性静态读写存储器（5）新型动态存储器5.1.3新型存储器2、存取速度（可用多项指标比表示）（1）存取时间（访问时间）TA从存储器接收到读/写命令到信息被读出或写入完成所需的时间（决定于存储介质的物理特性和寻址部件的结构）。例如：ROM存取时间通常为几百ns；RAM存取时间通常为几十ns到一百多ns；双极性RAM存取时间通常为10~20ns。（2）存取周期TM

指在存储器连续读/写过程中一次完整的存取操作所需的时间或者说是CPU连续两次访问存储器的最小时间间隔。（有些存储器在完成读/写操作后还有一些附加动作时间或恢复时间，例如刷新或重写时。）

TM略大于TA（3）数据传送速率（频宽）BM单位时间内能够传送的信息量。若系统的总线宽度为W，则BM=W/TM（b/s）例如：若W=32位，TM=100ns，则BM=32bit/100×10-9s=320×10+6=320Mbit/s=40MB/s3、集成度与功耗（嵌入式系统或便携式微机中尤为重要）4、可靠性和工作寿命平均故障间隔时间（MTBF），即两次故障之间的平均时间间隔。EPROM重写次数在数千到10万次之间；ROM数据保存时限是20年到100多年。存储阵列（存放数据）地址译码器（确定位置）三态双向缓冲器（传输通道）控制电路（时序控制）5.1.4半导体存储器的基本结构双译码编址存储器X地址线=27=128，Y地址线=26=64，总数=192ROM（ReadOnlyMemory）ROM的信息在使用时是不被改变的，即只能读出，不能写入，写入是有条件的。一般只能存放固定程序和常量，如监控程序、BIOS程序等。ROM芯片的种类很多，有掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）等。5.2ROM存储器上图为一个简单的44位MOS管ROM，采用单译码结构，两位地址可译出4种状态，输出4条选择线，可分别选中4个单元每个单元有4位输出。若A1A0=00,则选中0号单元，输出为1010B。图中的矩阵中，在行列的交点，有的有管子，输出为0，有的没有，输出为1，这是根据用户提供的程序对芯片图形（掩膜）进行二次光刻所决定的。1、掩膜ROM：厂家根据用户的要求采用掩膜技术把程序和数据在制作集成电路时就已写入完成。一旦制造完毕，存储器的内容就被固定下来，用户不能修改。3、UV-EPROMUV-EPROM为紫外光可擦除可编程的ROM内部电路结构如图，工作原理如下：

行线=1时，T1导通，T2导通，但因为悬浮栅，T3不导通，该电路为全1。当写入时，加12.5V~25V高压，D,S被瞬时击穿，会有电子通过绝缘层注入悬浮栅。电压去掉后，电子无处泄漏，硅栅为负，形成导电沟道（P），从而使EPROM单元导通，输出为0，没有击穿的单元输出仍为1。

当紫外线照射时，悬浮栅上的电荷会形成光电流泄漏掉，即可把信息擦除。输出仍为全1。用紫外线照射芯片的石英窗口约10多分钟即可。4、E2PROM（电擦除PROM，又称EEPROM或E2PROM:ElectricallyErasablePROM）工作原理：是在绝缘栅MOS管的浮栅附近再增加一个栅极（控制栅）。给控制栅加一正电压，就可在浮栅和漏极之间形成厚度不足200Å（埃）的隧道氧化物。利用隧道效应，电子可注入浮栅，即数据被编程写入。若给控制栅加一负压，浮栅上的电荷可泄漏掉，即信息被擦除。5.3RAM存储器RAM（RandomAccessMemory）RAM的信息在工作时既能读又能写。能存放数据、中间变量、最终结果等。根据存储信息方式不同，RAM可分为静态（触发器）和动态（存储电容）两种。SRAM的典型芯片介绍SRAM有Intel6116，6264，62128，62256等。6116：容量为：16k位=2k8bit，因为SRAM内部都是按字节组成的。地址线：11条，7条用于行地址，4条用于列地址。数据线：8条，按字节输入、输出。存储体：128168=16384个存储单元。控制线：3条，OE,WE,CS。6116的引脚与内部结构如下图：2、Dynamic-RAM半导体存储器由T与电容Cs组成，信息存储在Cs上。当X=1，T导通，电容Cs与数据线D连通。写入时，外部数据驱动D，并由D对电容Cs充电或放电，改变其存储的信息。读出时，Cs经D对数据线上的寄生电容Cd充电或放电，从而改变寄生电容Cd上的电压，读出所存储的信息。因每次输出都会使Cs上原有的电荷泄放，存储的内容就会被破坏，所以读出是破坏性的。为此，每次读出后都需要进行再生（重新写入）以恢复Cs上的信息。因为Cs<<Cd，读出时引起的数据线上的电压变化很小，再加上噪声的影响，需经过灵敏度很高的读出放大器放大和整形后才能输出DRAM的刷新策略：DRAM芯片有片内刷新，片外刷新。（1）集中刷新：将整个刷新周期分为两部分,前一部分可进行读、写或维持（不读不写），后一部分不进行读写操作而集中对DRAM刷新操作。这种方式控制简单。但在刷新过程中不允许读写，存在死时间。（2）分散刷新（隐式刷新）：在每个读写或维持周期之后插入刷新操作，刷新存储矩阵的一行所有单元