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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,,?#?,,,,,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,*,嵌入式系統(tǒng)的存儲器,,,學(xué)習(xí)目的及主要內(nèi)容,學(xué)習(xí)目的：,,介紹嵌入式存儲器子系統(tǒng)，包括隨機存儲器、只讀存儲器、混合,存儲器的特點和使用，并著重講述了存儲器的測試方法。,主要內(nèi)容：,1. 嵌入式系統(tǒng)存儲器的結(jié)構(gòu)和組織,2. 存儲器的性
2、能指標,3. 存儲器的分類,⑴隨機存儲器RAM,⑵只讀存儲器ROM,⑶混合類型的存儲器,4. 存儲器的測試,5. 存儲器的校證,6. 系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)存儲器,,,,,1 概述,嵌入式微處理器片上集成了一定數(shù)量的存儲器，可以滿足一定,的需要，如果軟件比較大，可能需要擴展存儲器。存儲器是構(gòu)成嵌,入式系統(tǒng)硬件的重要組成部分。設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的存儲器時有許多,因素需要考慮：有的嵌入式控制器集成了存儲器，一般不需要擴,展，甚至有的嵌入式控制器無法擴展；有的嵌入式微處理器片上沒,有存儲器，必須擴展；有的嵌入式微處理器片上集成了一定數(shù)量的,存儲器，可以滿足一定的需要，如果軟件比較大，可能需要擴展存,儲器。,,,2
3、 嵌入式系統(tǒng)存儲器的結(jié)構(gòu)和組織,1. 存儲器的結(jié)構(gòu),存儲器的基本指標是容量和字寬，,內(nèi)部組織如下圖所示。,,,,,2. 嵌入式系統(tǒng)存儲器子,系統(tǒng),對于基于嵌入式微處理器/控,制器的專用嵌入式系統(tǒng)而言，它們,的存儲器系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的,設(shè)計方法有所不同，其存儲器空間,分配如右圖所示。,,,3 存儲器的性能指標,⑴ 易失性：指電源斷開之后，存儲器的內(nèi)容是否丟失。,⑵ 只讀性：指在某個存儲器中寫入數(shù)據(jù)后，只能被讀出，不能用常,規(guī)的辦法重寫或改寫。,⑶ 位容量：半導(dǎo)體存儲器件常用位容量來表示其存儲功能。,⑷ 速度：用存儲器訪問時間來衡量。,⑸ 功耗,⑹ 可靠性：存儲器的可靠性主要取決于引腳的接觸、
4、插件板的接觸及存儲器模塊板的復(fù)雜性。,⑺ 價格：存儲器的價格主要由兩方面的因素決定，一是存儲器本身,的價格，二是存儲器模塊中附加電路的價格。,,,,,,4 存儲器的分類,嵌入式系統(tǒng)中使用的存儲器主要包括：隨機存儲器；只讀存儲,器；雙端口存儲器，主要是雙端口隨機存儲器。,嵌入式系統(tǒng)中常用的存儲類型如下圖所示。,,,,5 隨機存儲器RAM,隨機存儲器（RAM）的任意存儲單元都可以以任意次,序進行讀/寫操作。,1. 靜態(tài)RAM,⑴ 概述,SRAM通常有以下4種引腳：,⑵ 靜態(tài)RAM的操作,SRAM的操作有兩種：讀操作和寫操作。,⑶ 靜態(tài)RAM的舉例,,以IS62C1024為例，說明靜態(tài)RAM的使用。
5、,,,,,,,,1. 靜態(tài)RAM,⑶ 靜態(tài)RAM的舉,例(continued),IS62C1024的功能,框圖如右圖所示。,,,,1. 靜態(tài)RAM (continued),⑷ 靜態(tài)RAM的使用,基于IS62C1024的SRAM存儲器電路設(shè)計如下圖所示。,,,,,,2. 動態(tài)RAM,,⑴ 動態(tài)RAM的簡介,,由于動態(tài)RAM（DRAM）的工作需要刷新，因此DRAM在使,用時必須配合DRAM控制器。DRAM通過DRAM控制器組成存儲,器系統(tǒng)如下圖所示。,,,,2. 動態(tài)RAM,,⑴ 動態(tài)RAM的簡介（continued）,,DRAM的接口和時序如下圖所示。,,,,,,,2. 動態(tài)RAM （conti
6、nued）,⑵ 動態(tài)RAM的操作,⑶ 動態(tài)RAM的技術(shù),,為了提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力，可以采用多種技術(shù)提高DRAM系,統(tǒng)的性能，包括：頁模式、EDO、同步DRAM。,⑷ 動態(tài)RAM的使用,,設(shè)計嵌入式系統(tǒng)時，通常不需要使用分離的DRAM控制器，因為,嵌入式處理器上集成了DRAM控制器，因此在嵌入式系統(tǒng)中使用,DRAM很方便。,,,,,,,,3. 雙端口RAM簡介,,與普通存儲器不同，雙端口RAM具有兩個端口，即兩套地址,線、數(shù)據(jù)線、控制線。,兩個處理器通過雙端口RAM共享數(shù)據(jù)資源如下圖所示。,,,,,4. 選擇RAM,在設(shè)計嵌入式系統(tǒng)選用隨機存儲器時，目前有兩種選擇：SRAM,和DRAM。,在
7、決定選用哪一種類型存儲器的時候，系統(tǒng)設(shè)計者要綜合考慮,存取速度和成本。,,,,6 只讀存儲器ROM,1. 掩模ROM,掩膜ROM中的信息是廠家根據(jù)用戶給定的程序或數(shù)據(jù)對芯片進,行掩膜（一種半導(dǎo)體工藝）而制造出來的。根據(jù)制造技術(shù)，掩膜型,ROM又可分為MOS型和雙極型兩種。主要的優(yōu)點是大批量生產(chǎn)時產(chǎn),品的成本較低。,2. PROM,,PROM屬于一次性編程的只讀存儲器。它出廠的時候處于未被編,程的狀態(tài)，里面的內(nèi)容全是1。在嵌入式系統(tǒng)中廣泛使用的PROM稱,為OTP（Once Time Program）。,,,3. EPROM,⑴ EPROM的概述,EPROM和PROM的編程方式幾乎完全一樣。但是
8、，EPROM是可,以被擦除并且反復(fù)被編程的。EPROM的擦除需要使用紫外線，把,EPROM暴露在強紫外線光源下，可把整個芯片重置到初始狀態(tài)——,未編程狀態(tài)。,,⑵ EPROM的使用,,因為EPROM的寫入過程很慢，所以，它仍然作為只讀存儲器在,計算機系統(tǒng)中使用。一般用在軟件或系統(tǒng)開發(fā)階段。,EPROM有讀方式、編程方式和檢驗方式外和一種備用方式。,,,3. EPROM（continued）,⑶ EPROM與系統(tǒng)的連接,,EPROM與系統(tǒng)需要使用信號線進行連接，下圖為EPROM 2764,的應(yīng)用電路原理圖。,,,,,4. EEPROM,⑴ EEPROM概述,EEPROM是電可擦除可編程的。EEP
9、ROM允許按字節(jié)進行擦除和,編程，因此，它是最具有靈活性的ROM，也是最昂貴的ROM。,EEPROM通常用于系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)和參數(shù)的存儲與備份。,⑵ EEPROM的使用,EEPROM通常有4種工作方式，即讀方式、寫方式、字節(jié)擦除方,式和整體擦除方式。,⑶ 其他EEPROM,,除了上面介紹的并行EEPROM外，廣泛使用的還有串行,EEPROM。,,,,5. Flash存儲器,⑴ Flash概述,,快閃存儲器（Flash）技術(shù)是存儲器技術(shù)的最新發(fā)展，使用標準,電壓擦寫和編程。與傳統(tǒng)存儲器相比，F(xiàn)lash的主要優(yōu)勢：,a. 非易失性,b. 易更新性,⑵ Flash的分類,,Flash主要有兩類：NOR
10、 Flash和NAND Flash。,,,,5. Flash存儲器（continued）,⑶ NAND Flash的使用,,,NAND Flash主要有兩種用途：一種是用做存儲卡；另一種用途,是用做嵌入式系統(tǒng)的程序存儲器。,⑷ NOR Flash的使用,在嵌入式系統(tǒng)中使用NOR Flash有兩種形式，一種是嵌入式處理,器上集成了Flash，另一種是片外擴展Flash。操作包括寫入和讀出。,Freescale公司的集成片內(nèi)Flash的8位微控制器表現(xiàn)出眾，具體,體現(xiàn)在：,a. 單一電源電壓供應(yīng)。,b. 可靠性高。,c. 擦寫速度快。,,,,6. 只讀存儲器的編程,把程序或數(shù)據(jù)寫到只讀存儲器中的過
11、程叫做編程。只讀存儲器,的編程有兩種方式，一種是在線編程，另一種是離線編程。,⑴ 擦除器,目前使用的擦除器只用來擦除EPROM。,⑵ 編程器,目前，廣泛使用的編程器大多是多功能的編程器，可以對,PROM、EPROM、Flash、EEPROM、PLD器件等編程。,編程過程包括3個步驟：空檢查、載入程序和驗證。,,,,6. 只讀存儲器的編程（continued）,⑶ 編程器的輸入文件,a. intel 16進制格式,b. motorola格式,c. 二進制型,⑷ 在線編程,,a. JTAG編程器,b. monitor方式,⑸ 現(xiàn)場軟件編程,現(xiàn)場軟件編程便于系統(tǒng)的維護,,,,,,7 混合類型存儲器,
12、具有RAM快速讀/寫訪問的特性，又具有非易失性，,即掉電之后數(shù)據(jù)也不丟失。,例：NVRAM,特點：速度快，相對于EEPROM；價格高。,用途：存儲配置數(shù)據(jù)等，要求高速度的應(yīng)用。,,,,,,8 存儲器的測試,,存儲器測試的目的是確認在存儲器件中的每一個存儲單元都正,常工作。,1. 存儲器件本身的問題,,存儲器的問題可能發(fā)生在存儲器芯片的內(nèi)部和外部。內(nèi)部問題,表現(xiàn)在存儲器芯片內(nèi)的某一個或某一部分存儲單元出了問題；外部,問題指的是存儲器芯片的連線問題、時序問題等。,2. 電子線路的問題,電子線路問題可能是由印制電路板設(shè)計或者制造中的錯誤造成,的，也可能是在加工好以后損壞的。,,,,3. 接觸不良,為
13、了檢測這種錯誤，需要設(shè)計適用的算法。,4. 芯片的不正確安裝,,,如果有存儲器芯片，但是安裝到插槽時不正確，系統(tǒng)通常會表,現(xiàn)出好像是一個連線問題或者找不到存儲器芯片。,,5. 制定測試算法,,,進行測試時需要按照正確的順序進行，正確的順序是：首先進,行數(shù)據(jù)總線測試，接著是地址總線測試，最后是存儲器件測試。,⑴ 數(shù)據(jù)總線測試,,,目的：確定任何由處理器放置在數(shù)據(jù)總線上的值都被另一端的,存儲設(shè)備正確接收。,方法：走1測試法。,,,5. 制定測試算法（continued）,⑵ 地址總線測試,,目的：地址總線的問題會導(dǎo)致存儲區(qū)域的重疊,方法：測試位置2,n,⑶ 存儲器件測試,,目的：存儲器件測試用于測
14、試存儲器件本身的完整性，要確認,器件中的每一位都沒有故障。,方法：抽樣測試,⑷ 綜合測試,,進行了上面三種測試之后進行。,,,9 校證只讀存儲器的內(nèi)容,1. 校驗和,⑴ 校驗和的原理,,原理：編程前，計算校驗和求反，存放；運行時重新計算，與,存放的結(jié)果進行比較。,⑵ 校驗和的缺點,,a. 如果所有的數(shù)據(jù)（包括存儲的校驗和）被意外地重寫為零，那么這個數(shù)據(jù)錯誤將不會被檢測出來。,b. 校驗?zāi)芰Ρ容^差。,2. 循環(huán)冗余碼,循環(huán)冗余碼（CRC）的可靠性比較高。,,,10 系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)存儲器,系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)（常數(shù)）描述了系統(tǒng)的參數(shù)，這些參數(shù)包括軟件,參數(shù)和硬件參數(shù)。存儲這些參數(shù)的存儲器的特點：非易失性、訪
15、問,的方便性。,可以給SRAM加備份電源作為配置參數(shù)存儲，原理如下圖所示。,,,,小結(jié),本章主要講述存儲器的分類、特點、性能指標等內(nèi)容。另外，針對嵌入式系統(tǒng)的特點，介紹了各種存儲器的使用方法。,通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該了解嵌入式系統(tǒng)存儲器子系統(tǒng)的組成，存儲器的作用，同的存儲器的種類、特點，以及在嵌入式系統(tǒng)中設(shè)計存儲器子系統(tǒng)的方法。,學(xué)習(xí)本章的目的是設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的存儲器子系統(tǒng)。,,,思考題,1. 存儲器的基本模型是什么？,2. 存儲器的技術(shù)指標有哪些？,3. 嵌入式系統(tǒng)中使用的存儲器有哪幾種？分別有什么特點？適用于,哪些場合？,4. RAM存儲器有幾種？它們的特點是什么？分別適用于哪些場合？,5.
16、 ROM存儲器有哪幾種？它們的特點是什么？分別適用于哪些方面,的應(yīng)用？,6. NOR Flash與NAND Flash有什么不同，分別有什么用途？,7. 混合類型的存儲器的特點是什么？有什么用途？,8. 雙端口存儲器如何使用？,9. 存儲器子系統(tǒng)如何校驗？,10. 嵌入式系統(tǒng)代碼如何引導(dǎo)，引導(dǎo)代碼通常存放在哪里（哪種類型,的存儲器中）？,,,,11. 與存儲器有關(guān)的常用的開發(fā)裝置有哪些？它們的用途是什么？,12. 嵌入式系統(tǒng)的編程通常有哪些方法？,,,,內(nèi)容總結(jié),嵌入式系統(tǒng)的存儲器。嵌入式微處理器片上集成了一定數(shù)量的存儲器，可以滿足一定。有的嵌入式微處理器片上集成了一定數(shù)量的。⑶ 位容量：半導(dǎo)
17、體存儲器件常用位容量來表示其存儲功能。SRAM的操作有兩種：讀操作和寫操作。掩膜ROM中的信息是廠家根據(jù)用戶給定的程序或數(shù)據(jù)對芯片進。EEPROM通常用于系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)和參數(shù)的存儲與備份。除了上面介紹的并行EEPROM外，廣泛使用的還有串行。Freescale公司的集成片內(nèi)Flash的8位微控制器表現(xiàn)出眾，具體。目前使用的擦除器只用來擦除EPROM。的，也可能是在加工好以后損壞的。目的：確定任何由處理器放置在數(shù)據(jù)總線上的值都被另一端的。目的：地址總線的問題會導(dǎo)致存儲區(qū)域的重疊。進行了上面三種測試之后進行。系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)（常數(shù)）描述了系統(tǒng)的參數(shù)，這些參數(shù)包括軟件。參數(shù)和硬件參數(shù)。存儲這些參數(shù)的存儲器的特點：非易失性、訪問。學(xué)習(xí)本章的目的是設(shè)計嵌入式系統(tǒng)的存儲器子系統(tǒng),
嵌入式系統(tǒng)的存儲器課件
