5 存储器接口技术.ppt

1、存储器接口技术,嵌入式系统的硬件平台是由微处理器（或微控制器）、存储器、I/O端口及设备组成，但不同的嵌入式应用系统所需的硬件平台是不一样的。在设计时，可供选择的存储器芯片是多种多样的，本节介绍嵌入式系统的存储器接口设计原理和规则。,1 存储器的分类,在复杂的嵌入式系统中，存储器系统的组织结构按作用可以划分为4级：寄存器、cache、主存储器和辅助存储器，如下图所示。当然，对于简单的嵌入式系统来说，没有必要把存储器系统设计成4级，最简单的只需寄存器和主存储器即可。,存储器作用示意图,（续）,存储器根据其存取方式分成两类：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM是易失性存储器，ROM是

2、非易失性存储器。 随机存储器又分为两大类： 静态随机存储器（SRAM） 动态随机存储器（DRAM）,随机存储器芯片图,（续）,只读存储器（ROM）通常又分成EPROM、EEPROM和闪存（Flash）。目前，闪存作为只读存储器在嵌入式系统中被大量采用，闪存使用标准电压既可擦写和编程，因此，闪存在标准电压的系统内就可进行编程写入。 NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。,只读存储器芯片图,NAND Flash和NOR Flash比较,1988年，Intel首先开发出NOR Flash技术； 1989年，东芝公司发表了NAND Flash结构的存储器。 NAND Flash和NOR

3、 Flash比较，有以下特点： NOR Flash的读取速度比NAND Flash稍快一些，NAND Flash的擦除和写入速度比NOR Flash快很多。 Flash芯片在写入操作时，需要先进行擦除操作。NAND Flash的擦除单元更小,因此相应的擦除电路更少。,（续）,接口方面它们也有差别，NOR Flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节，可以像其他SRAM存储器那样与微处理器连接；NAND Flash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法还各不相同，因此，与微处理器的接口复杂。 NAND Flash读和写操作采用512

4、字节的块,这一点类似硬盘管理操作,很自然地,基于NAND Flash的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。,2 存储系统地址分配方法,微处理器与随机存储器接口的信号线一般有： 片选信号线CE 用于选中该芯片。若CE=0时，该芯片的数据引脚被启用；若CE=1时，该芯片的数据引脚被禁止，对外呈高阻状态。 读/写控制信号线 控制芯片数据引脚的传送方向。若是读有效，则数据引脚的方向是向外的，CPU从其存储单元读出数据；若是写有效，则数据引脚的方向是向内的，CPU向其存储单元写入数据。 地址线 用于指明读/写单元的地址。地址线是多根，应与芯片内部的存储容量相匹配。 数据线 双向信号线，用于数据交换。数据线

5、上的数据传送方向由读/写控制信号线控制。,（续）,一个典型的微处理器与SRAM存储器接口电路如图所示。,CE (片选）,读/写,地址,数据,（图）,动态随机存储器的接口示意图:,（续）,DRAM中的存储单元内容在通电状态下随着时间的推移会丢失，因而，其存储单元需要定期的刷新。CPU与其接口的信号线除了有与SRAM相同的信号线外，还有RAS（行地址选择）信号线和CAS（列地址选择）信号线。需要这些信号的原因是可以减少芯片地址引脚数（这样只需要一半地址引脚），并且方便刷新操作。,3 S3C2410的存储系统,S3C2410芯片采用的是ARM920T核，地址空间总共为4GB，其中，1GB地址空间用于

6、支持外部存储器的连接，另外的空间有一小部分用于I/O端口或部件的寻址，其他的地址空间没有用到。 S3C2410芯片外部可寻址的存储空间是1GB，被分成8个存储块，每块128MB。如图所示。,S3C2410存储空间分配图,S3C2410存储空间说明,0号存储块可以外接SRAM类型的存储器或者具有SRAM接口特性的ROM存储器（如NOR Flash），其数据总线宽度应设定为16位或32位中的一种。当0号存储块作为ROM区，完成引导装入工作时（从0 x00000000启动），0号存储块的总线宽度应在第一次访问ROM前根据OM1、OM0在复位时的逻辑组合来确定,（续）,表4-6 OM1、OM0逻辑组合

7、的作用,（续）,1号存储块到5号存储块也可以外接SRAM类型的存储器或者具有SRAM接口特性的ROM存储器（如NOR Flash），其数据总线宽度应设定为8位、16位或32位。 6号存储块、7号存储块可以外接SDRAM类型的存储器，它们的块容量可改变，且7号存储块的起始地址也可改变。,S3C2410芯片支持外部存储器连接的一个实例,（续）,本例中，OM1、OM0引脚接地，即OM1=0、OM0=0，因此支持从NAND Flash引导系统，这中方式下，信号nGCS0不用。数据总线引脚为DATA0DATA31，共32根，可由用户设定数据总线宽度为8位、16位还是32位。地址总线引脚ADDR0 ADD

8、R26共有27根，支持128MB地址空间。另外提供了各存储块的选择信号nGCS0、nGCS1、nGCS2、nGCS3、nGCS4、nGCS5、nGCS6:nSCS0、nGCS7:nSCS1，实际上这些信号是通过S3C2410内部由地址信号ADDR27、ADDR28、ADDR29译码产生。, HY57V561620芯片引脚 芯片引脚逻辑符号表示见图5.14。 HY57V561620芯片引脚信号含义见表5-19。,SDRAM存储器接口,（续）,上图是存储容量为64MB的SDRAM接口电路图。注意：芯片内部的4 bank不是指该芯片需要占用S3C2410芯片的4个存储块，而是指HY57V561620

9、芯片内部把32MB容量分成了4块存储区，每块存储区的容量为4M16 bit。从图中可以看出，该存储器的nCS（既/CS）由S3C2410芯片的nSCS0引脚控制，因此，它占用了S3C2410芯片的6号存储块。实际占用地址空间为0 x30000000 0 x33ffffff。,NOR Flash存储器接口,NOR Flash是另一类常用的非易失性存储器，它的特点是读出速度较快，但其单片容量相对较小，写入速度慢，且价格较贵，因此，比较适合用于小代码的存储。NOR Flash存储器芯片的接口特性类似于SRAM，与微处理器的接口电路相对于SDRAM类存储器、NAND Flash类存储器的接口来说简单。

10、, Am29LV160芯片介绍 Am29LV160芯片是AMD公司生产的一种Nor Flash芯片，芯片引脚逻辑符号表示见图5.11，芯片引脚信号含义见表5-16。,（续）,（续）,上图是以32MB容量的NOR Flash芯片E28F320J3为例的存储器接口电路。由于E28F320J3是16位的数据宽度，地址是半字对准的，因此该芯片的地址线A0始终接地。,NAND Flash存储器接口,NAND Flash类型的存储器因其单片容量大，且写入速度较快，因而是嵌入式系统中经常采用的一类非易失性存储器。 NAND Flash类型的存储器没有一个统一的接口标准，不同厂家的产品，其接口电路会有所不同，控制读/写的命令也不一样。但它们的设计方法还是可以相互参照的，因此，本小节具体以K9F6408芯片为例来介绍NAND Flash类型的存储器接口电路设计。,Nand Flash控制器组成框图 Nand Flash控制器组成框图见图5.24。 图5.24中Nand Flash控制器接口信号含义见表5-29。, Nand Flash操作图 Nand Flash操作图见图5.25。,5.4.3 Nand Flash控制器与Nand Flash芯片连接举例 S3C241