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MCU存储系统的基本知识

这一篇主要讲讲ROM\RAM\Flash的一些零散常识点,网上也能找到很多资料。

1 ROM

1.1概述

只读存储器(Read-only memory, ROM),当然从广义上来讲,也有一些器件,例如Flash,EPROM等等,经由过程某种手段可以编程的,也属于ROM的范畴的。ROM一样平常用在一些法度榜样的存储和数据的存储,这里法度榜样多数是对照固定的法度榜样(Firmware,固件,一种跟硬件强相关的法度榜样,例如驱动等等),这里的数据多数是固化的表项,查找表等等不会怎么改变的表项。

1.2基滥觞基本理

HDL设计中,对付小ROM,深度和位宽都不大年夜,一样平常应用组合逻辑就可以做一个ROM。假如数据对照大年夜,比如1K*4B这种,就换一种ROM,应用标准单元Mask ROM,来做存储,如下图所示。百度百科对MASK ROM的定义,是制造商为了要大年夜量临盆,事先制作一颗有原始数据的ROM或EPROM算作样本,然后再大年夜量临盆与样本一样的 ROM,这一种做为大年夜量临盆的ROM样本便是MASK ROM,而烧录在MASK ROM中的资料永世无法做改动。

1.3分类

一种是真的写了就没法改的ROM;一种是可以写一次的ROM(one-time Programmable read-only memory),应用的高压反熔丝技巧;一种是可擦出的能、能写多次的ROM(Erasable programmable read only memory),应用紫外线擦除;一种是电擦除的EEPROM(Electrically Erasable programmable read only memory,EEPROM),再到后来东芝搞的Flash。工业界第一种ROM和着末一种的Flash用的对照多。

2 Flash

1.1道理

非遗掉性的存储,是在ROM的根基上演收支来的。今朝主流是NAND和NOR。模拟的团队来做flash。可以随意率性地址造访。对付继续地址读造访,NAND和NOR的带宽差距不大年夜。NAND是存储块造访,NOR可以Byte造访。总的来说,NOR特征便是对照细的造访,基础启动法度榜样放NOR中,稳定性和靠得住性也轻细高一些;NAND造访数据块对照好,平日数据放NAND中,而且资源也较低。

图: NOR Flash的时序

ale: address lock enable;一样平常Flash不会直接集成到芯片中,假如集成在芯片外貌,IO数量增添,NOR办理法子便是数据和地址复用,当ale为高的时刻,addr上走的是地址,当ale为低且csn为低的时刻,addr上走的是数据。

wen:write enable;用于唆使读照样写。

rdy:对付芯片和FLash分离,由于是异步接口,以是应用rdy旌旗灯号用来握手。对付MCU来讲,假如把小的NOR flash集成到芯片内部,就可以直接应用同步接口,也便是SRAM的接口。

图:NAND Flash时序

CLE:Chip Lock Enable;

可以看到NAND也是数据和地址线复用的。NAND可以大年夜块的数据读写,多了些Command。NAND Flash在MCU中的对照少。Flash跟ROM和RAM不合,不想数字的可以直接用对象天生,这个必要模拟团队自己做。

3 RAM

1.1基础观点

StaTIc Random Access Memory,静态的,随机的造访。静态的,不用刷新,不像DRAM必要随时刷新,然则SRAM没有DRAM的集成度高,面积对照大年夜。别的,速率和功耗比DRAM好一些。

图:存储一个bit的SRAM的布局

6个CMOS管子组成一个SRAM单元,Q1和Q3组成反相器,Q2和Q4组成反相器,两个反相器组成一个环路,这样,只要不掉落电,这个逻辑环就不会变,跟触发器道理有点类似。Q5用于节制输入,Q6用于节制输出,两个管子相称于输入和输出的开关

1.2 分类

single port SRAM:不会发生读写冲突,由于之后一个端口,要么读,要么写;只管即便做到先写后读,或者初始化再度,否则读出来的数据有可能纰谬(缘故原由是SRAM的软掉效)。对付软掉效,可以加一个ECC校验,例如寸10bir,此中2bit是校验位。

Two port SRAM:FOGA的读写冲突容许,然则ASIC弗成以,在同一个时候,读地址和写地址不要一样。FIFO一样平常是TP SRAM。

Dual port SRAM:也是两个端口A、B,可以A读B写,也可以A写B读,不在局限于只能谁读谁写。靠得住性,面积和率都不是很好。

工程上,应用两个SRAM,做乒乓操作,实现TP SRAM的功能,一个读的时刻,别的一个写。两个SRAM加起来面积可能比TP SRAM小一些。对付几百几K的bit位,直接用D触发器来存储对照好。

1.3 接口

SRAM有一个必要留意下,便是Redundancy接口,用于扩展SRAM的,在对照的大年夜的memory中会用,例如cache,这个接口可选的。用法的话,举个例子这个便是说,当SRAM中有一块坏掉落了,这个时刻就在尾部在接一块SRAM存储,就把坏块的地址映射到新加的存储块中,这个时刻就要用的Redundancy了。

1.4 时序

对付Single port SDRAM的时序,如下图:

读是在一个时钟周期完成,假如是继续写,红点处,write enable是可以不停拉低的;读的话,是要鄙人一个时候才能采到数据,留意下。

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