Różne typy modułów pamięci używanych w systemie wbudowanym

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





System wbudowany wykorzystuje różne typy modułów pamięci do szerokiego zakresu zadań, takich jak przechowywanie kodu oprogramowania i instrukcji sprzętowych. Te kody oprogramowania i instrukcje są używane do zaprogramować mikrokontroler .

Różne rodzaje pamięci

Różne rodzaje pamięci



Moduł pamięci to fizyczne urządzenie, które służy do tymczasowego lub stałego przechowywania programów lub danych do użytku w elektronice cyfrowej. Istnieją różne rodzaje pamięci w systemie wbudowanym, z których każda ma swój własny, określony tryb działania. Wydajna pamięć zwiększa wydajność systemów wbudowanych.


2 typy modułów pamięci

Różne typy modułów pamięci dla każdy system zależy od charakteru aplikacji tego systemu. W przypadku tanich systemów wymagania dotyczące wydajności i możliwości pamięci są niewielkie. Wybór modułu pamięci jest najważniejszym wymaganiem przy projektowaniu projekt oparty na mikrokontrolerze .



W systemie wbudowanym można używać następujących ogólnych typów modułów pamięci.

  • Ulotna pamięć
  • Pamięć nieulotna

Moduł pamięci ulotnej - RAM

Urządzenia pamięci ulotnej to typy urządzeń magazynujących, które przechowują zawartość do momentu podłączenia do nich zasilania.

Po wyłączeniu zasilania te wspomnienia tracą swoją zawartość.


Przykładem pamięci ulotnej jest pamięć o dostępie swobodnym (RAM)

Moduł pamięci ulotnej-RAM

Moduł pamięci ulotnej-RAM

Układ pamięci RAM, nazywany pamięcią główną, jest miejscem przechowywania, które umożliwia przechowywanie informacji i szybki dostęp do nich z losowej lokalizacji za pomocą modułu pamięci. Komórka pamięci, do której można uzyskać dostęp w celu transferu informacji do lub z dowolnej żądanej losowej lokalizacji, nazywana jest pamięcią o dostępie swobodnym.

Pamięć RAM jest zaprojektowana z zestawem komórek pamięci. Każda komórka zawiera BJT lub MOSFET w zależności od typu modułu pamięci. Na przykład pamięć RAM 4 * 4 może przechowywać 4 bity informacji.

Każda instrukcja wiersza i kolumny w tej macierzy jest komórką pamięci. Każdy blok oznaczony BC reprezentuje komórki binarne z 3 wejściami i 1 wyjściem. Każdy blok składa się z 12 komórek binarnych.

Wewnętrzny obwód przechowywania danych dla pamięci RAM

Dla każdego bloku pamięci każde słowo wyjściowe z dekodera jest wejściem wyboru. Dekoder jest włączany za pomocą wejścia włączającego pamięć. Kiedy pin włączania pamięci jest na niskim poziomie logicznym, wszystkie wyjścia dekodera są na niskim poziomie logicznym, a pamięć nie wybiera żadnego słowa. Gdy pin włączający jest na wysokim poziomie logicznym, wyjście równoległe odpowiadające wejściu szeregowemu jest podawane jako wejście wyboru do każdego bloku pamięci.

Wewnętrzny obwód przechowywania danych dla układu pamięci RAM

Wewnętrzny obwód przechowywania danych dla układu pamięci RAM

Po wybraniu słowa pin do odczytu i zapisu dla każdego bloku określa operację. Jeśli pin odczytu / zapisu jest na niskim poziomie logicznym, wejście jest zapisywane w bloku pamięci. Jeśli pin odczytu / zapisu jest na wysokim poziomie logicznym, wyjście jest odczytywane z każdego bloku.

Pamięć nieulotna-ROM

Pamięci nieulotne to trwałe typy układów pamięci, które mogą odzyskać zapisane informacje nawet po wyłączeniu zasilania. Przykładem pamięci nieulotnej jest pamięć tylko do odczytu (ROM).

ROM oznacza Pamięć tylko do odczytu . ROM może być używany tylko do odczytu, ale nie może być zapisywany. Te urządzenia pamięci są nieulotne.

Pamięć nieulotna-ROM

Pamięć nieulotna-ROM

Informacje są przechowywane na stałe w takich pamięciach podczas produkcji. Pamięć ROM może przechowywać instrukcje wymagane do uruchomienia komputera po podłączeniu zasilania do komputera. Ta operacja jest nazywana bootstrapem.

Komórka pamięci ROM jest zaprojektowana z pojedynczym tranzystorem. Pamięć ROM jest używana nie tylko w komputerach, ale także w innych urządzeniach elektronicznych, takich jak sterowniki, mikro piekarniki, pralki itp.

Zaprojektowano rodzinę ROM z kolekcją komórek pamięci. Każda komórka pamięci zawiera tranzystor bipolarny lub MOSFET oparty na typach pamięci.

Dostępne rodzaje układów pamięci RAM

Rodzina pamięci RAM obejmuje dwa ważne urządzenia pamięci, którymi są

Statyczna pamięć o dostępie swobodnym (SRAM)

Moduł pamięci statycznej o dostępie swobodnym to rodzaj pamięci RAM, która zachowuje bity danych w swojej pamięci tak długo, jak długo jest zasilana. Pamięci SRAM nie trzeba okresowo odświeżać. Statyczna pamięć RAM zapewnia szybszy dostęp do danych i jest droższa niż pamięć DRAM.

Statyczna pamięć o dostępie swobodnym (SRAM)

Statyczna pamięć o dostępie swobodnym (SRAM)

Każdy bit w pamięci SRAM jest przechowywany w czterech tranzystorach, które tworzą dwa sprzężone krzyżowo falowniki. Dwa dodatkowe tranzystory - rodzaje służą do kontroli dostępu do komórek pamięci podczas operacji odczytu i zapisu. Typowa pamięć SRAM wykorzystuje sześć tranzystorów do przechowywania każdego bitu pamięci. Te komórki pamięci mają dwa stabilne stany, które są używane do oznaczenia „0” i „1”.

Zalety:

  • Zewnętrzna pamięć SRAM zapewnia większą pojemność niż pamięć chipowa.
  • Urządzenia SRAM można spotkać nawet w mniejszych i większych pojemnościach.
  • Pamięci SRAM mają zwykle bardzo małe opóźnienia i wysoką wydajność.
  • Pamięć SRAM może być bardzo łatwo zaprojektowana i połączona z innymi pamięciami

Aplikacje:

  • Zewnętrzna pamięć SRAM jest dość skuteczna jako szybszy bufor dla bloku danych o średniej wielkości. Możesz użyć zewnętrznej pamięci SRAM do buforowania danych, które nie mieszczą się w pamięci chipowej i wymagają mniejszego opóźnienia niż to, co zapewnia DRAM.
  • Jeśli twój system wymaga bloku pamięci większego niż 10 MB, możesz rozważyć różne typy pamięci, takie jak SRAM.

Dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym:

Pamięć dynamiczna o dostępie swobodnym to rodzaj modułu pamięci RAM, który przechowuje każdy bit danych w oddzielnym kondensatorze. Jest to skuteczny sposób przechowywania danych w pamięci, ponieważ wymaga mniej miejsca fizycznego do przechowywania danych.

Pamięć losowa o dostępie dynamicznym (DRAM)

Pamięć losowa o dostępie dynamicznym (DRAM)

Pamięć DRAM o określonej wielkości może pomieścić więcej danych niż chip SRAM o tej samej wielkości. Kondensatory w pamięci DRAM muszą być stale doładowywane, aby utrzymać ładunek. To jest powód, dla którego DRAM wymaga większej mocy.

Każdy układ pamięci DRAM składa się z lokalizacji pamięci lub komórek pamięci. Składa się z kondensatora i tranzystora, które mogą utrzymywać stan aktywny lub nieaktywny. Każda komórka DRAM jest określana jako bit.

Gdy komórka DRAM ma wartość w stanie aktywnym „1”, ładunek jest w stanie wysokim. Gdy komórka DRAM ma wartość w stanie nieaktywnym „0”, ładunek jest poniżej pewnego poziomu.

Zalety:

  • Pojemność pamięci jest bardzo duża
  • Jest to tanie urządzenie

Aplikacje:

  • Służy do przechowywania dużych bloków danych
  • Służy do wykonywania kodu mikroprocesora
  • Aplikacje, w których wymagany jest dostęp do pamięci o małych opóźnieniach.

Rodzaje pamięci ROM

Różne typy pamięci w rodzinie ROM mają cztery ważne urządzenia pamięci, którymi są:

Programowalna pamięć tylko do odczytu:

Programowalna pamięć tylko do odczytu (PROM) może być modyfikowana tylko raz przez użytkownika. PROM jest produkowany z szeregiem bezpieczników. Chip jest programowany przez programator PROM, w którym niektóre bezpieczniki są spalone. Otwarte bezpieczniki są odczytywane jako jedynki, a spalone jako zera.

Programowalna pamięć tylko do odczytu

Programowalna pamięć tylko do odczytu

Kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu:

Kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu

Kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu

Kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu jest jednym ze specjalnych typów modułów pamięci, które można zaprogramować dowolną liczbę razy w celu skorygowania błędów. Może zachować swoją zawartość do momentu wystawienia na działanie światła ultrafioletowego.

Światło ultrafioletowe wymazuje jego zawartość, umożliwiając programowanie pamięci. Do zapisu i kasowania kości pamięci EPROM potrzebujemy specjalnego urządzenia zwanego programatorem PROM.

Pamięć EPROM jest programowana przez wymuszenie ładunku elektrycznego na małym kawałku polikrzemowego metalu znanego jako pływająca bramka, który znajduje się w komórce pamięci. Gdy ładunek jest obecny w tej bramce, komórka jest zaprogramowana, tj. Pamięć zawiera „0”. Gdy w bramce nie ma ładunku, komórka nie jest zaprogramowana, tj. Pamięć zawiera „1”.

Programowalna pamięć tylko do odczytu z możliwością wymazywania elektrycznego :

EEPROM to zmodyfikowany przez użytkownika układ pamięci tylko do odczytu, który może być wielokrotnie kasowany i programowany.

Elektrycznie kasowana programowalna pamięć tylko do odczytu

Elektrycznie kasowana programowalna pamięć tylko do odczytu

Te urządzenia pamięci są używane w komputerach i innych urządzeniach elektronicznych do przechowywania niewielkiej ilości danych, które muszą zostać zapisane po odłączeniu zasilania. Zawartość pamięci EEPROM jest wymazywana przez wystawienie jej na działanie ładunku elektrycznego.

Dane EEPROM są zapisywane i usuwane jednorazowo po 1 bajcie danych. Nie ma potrzeby wyjmowania pamięci EEPROM z komputera do modyfikacji. Zmiana treści nie wymaga dodatkowego wyposażenia.

Nowoczesna pamięć EEPROM umożliwia operacje na stronach wielobajtowych i ma ograniczoną żywotność. Pamięć EEPROM może być zaprojektowana od 10 do 1000 cykli zapisu. Gdy liczba operacji zapisu zostanie zakończona, EEPROM przestaje działać.

EEPROM to urządzenie pamięci masowej, które można wdrożyć przy mniejszych standardach projektowania ogniw. Bardziej powszechna komórka składa się z dwóch tranzystorów. Tranzystor pamięciowy ma pływający wskaźnik podobny do EPROM. Pamięci EEPROM mają dwie rodziny: szeregową i równoległą EEPROM. Równoległa pamięć EEPROM jest szybsza i tańsza niż pamięć szeregowa.

Pamięć flash:

Pamięć flash jest najczęściej używanym urządzeniem dla urządzeń elektronicznych i komputerowych. Pamięć flash należy do specjalnych typów pamięci, które można wymazać i zaprogramować za pomocą bloku danych. Pamięć flash zachowuje dane nawet bez zasilania. Pamięć flash jest popularna, ponieważ działa szybko i wydajnie niż EEPROM.

Pamięć flash

Pamięć flash

Moduł pamięci flash jest zaprojektowany na około 100000-10000000 cykli zapisu. Głównym ograniczeniem związanym z pamięcią flash jest to, ile razy można w niej zapisać dane. Dane można odczytać z pamięci flash tyle razy, ile potrzeba, ale po określonej liczbie operacji zapisu przestanie działać.

Pamięć na chipie

Pamięć On-Chip odnosi się do dowolnego modułu pamięci, takiego jak RAM, ROM lub inne pamięci, ale który fizycznie wychodzi z samego mikrokontrolera. Różne mikrokontrolery - typy Podobnie jak mikrokontroler 8051 ma ograniczoną pamięć ROM On-Chip. Ma jednak możliwość rozbudowy do maksymalnie 64 KB zewnętrznej pamięci ROM i 64 KB zewnętrznej pamięci RAM.

Pamięć wbudowana

Pamięć wbudowana

Pin / EA służy do sterowania zewnętrzną i wewnętrzną pamięcią mikrokontrolera. Jeśli pin / EA jest podłączony do 5V, to dane są pobierane do lub z pamięci wewnętrznej mikrokontrolera. Gdy pin / EA jest podłączony do masy, dane są pobierane do lub z pamięci zewnętrznych.

Mam nadzieję, że już teraz musisz już dobrze rozumieć różne typy pamięci. Oto podstawowe pytanie - aby zaprojektować dowolny system wbudowany, jaki typ pamięci ROM i RAM jest zwykle używany i dlaczego?

Podaj swoje odpowiedzi w sekcji komentarzy poniżej.

Kredyt zdjęciowy:

Różne typy modułów pamięci wg klbict
Moduł pamięci ulotnej - RAM wg wikimedia
Nieulotna pamięć ROM modułu pamięci wg gniazdo
Statyczna pamięć o dostępie swobodnym wg 2.bp.blogspot
Dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym wg directindustry
Programowalna pamięć tylko do odczytu wg touque
Kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu wg qcwo
Programowalna pamięć tylko do odczytu z możliwością wymazywania elektrycznego wg nietoperze
Pamięć Flash wg encrypted-tbn1.gstatic