Ein eingebettetes System verwendet verschiedene Arten von Speichermodulen für eine Vielzahl von Aufgaben, z. B. zum Speichern von Softwarecode und Anweisungen für Hardware. Diese Software-Codes und Anweisungen werden verwendet, um Programmieren Sie den Mikrocontroller .
Verschiedene Arten von Speicher
Ein Speichermodul ist ein physisches Gerät, mit dem Programme oder Daten vorübergehend oder dauerhaft zur Verwendung in der digitalen Elektronik gespeichert werden. In eingebetteten Systemen gibt es verschiedene Arten von Speichern, von denen jeder seinen eigenen Betriebsmodus hat. Ein effizienter Speicher erhöht die Leistung eingebetteter Systeme.
2 Arten von Speichermodulen
Verschiedene Arten von Speichermodulen für Jedes System hängt von der Art der Anwendung ab dieses Systems. Die Anforderungen an die Speicherleistung und -fähigkeit sind für kostengünstige Systeme gering. Die Auswahl eines Speichermoduls ist die kritischste Anforderung beim Entwerfen eines Mikrocontroller-basiertes Projekt .
Die folgenden allgemeinen Arten von Speichermodulen können in einem eingebetteten System verwendet werden.
- Flüchtiger Speicher
- Nichtflüchtiger Speicher
Flüchtiges Speichermodul - RAM
Flüchtige Speichergeräte sind Arten von Speichergeräten, die ihren Inhalt behalten, bis sie mit Strom versorgt werden.
Beim Ausschalten verlieren diese Speicher ihren Inhalt.
Ein Beispiel für ein flüchtiges Speichergerät ist der Direktzugriffsspeicher (RAM).
Flüchtiges Speichermodul-RAM
Der RAM-Speicherchip, der als Hauptspeicher bezeichnet wird, ist ein Speicherort, an dem Informationen mit einem Speichermodul von einem zufälligen Ort aus schnell gespeichert und abgerufen werden können. Die Speicherzelle, auf die zur Informationsübertragung zu oder von einem beliebigen zufälligen Ort zugegriffen werden kann, wird als Direktzugriffsspeicher bezeichnet.
Ein RAM-Speicher besteht aus einer Sammlung von Speicherzellen. Jede Zelle enthält entweder BJT oder MOSFET basierend auf dem Typ des Speichermoduls. Beispielsweise kann ein 4 * 4-RAM-Speicher 4 Bit Informationen speichern.
Jeder Befehl einer Zeile und Spalte in dieser Matrix ist eine Speicherzelle. Jeder mit BC bezeichnete Block repräsentiert die Binärzellen mit seinen 3 Eingängen und 1 Ausgang. Jeder Block besteht aus 12 Binärzellen.
Interne Datenspeicherschaltung für RAM-Speicher
Für jeden Speicherblock ist jedes vom Decoder ausgegebene Wort der Auswahleingang. Der Decoder wird mit dem Speicherfreigabeeingang aktiviert. Wenn sich der Speicherfreigabepin auf einem logisch niedrigen Pegel befindet, befinden sich alle Ausgänge des Decoders auf einem logisch niedrigen Pegel und der Speicher wählt kein Wort aus. Wenn sich der Freigabepin auf einem logisch hohen Pegel befindet, wird der dem seriellen Eingang entsprechende Parallelausgang als Auswahleingang für jeden Speicherblock angegeben.
Interne Datenspeicherschaltung für RAM-Speicherchip
Sobald das Wort ausgewählt wurde, bestimmt der Lese- und Schreibstift für jeden Block die Operation. Befindet sich der Lese- / Schreibstift auf einem logisch niedrigen Pegel, wird der Eingang in den Speicherblock geschrieben. Wenn sich der Lese- / Schreibstift auf einem logisch hohen Pegel befindet, wird der Ausgang von jedem Block gelesen.
Nichtflüchtiger Speicher-ROM-Speicher
Nichtflüchtige Speicher sind permanente Speichertypen von Speicherchips, die gespeicherte Informationen auch bei ausgeschaltetem Gerät zurückerhalten können. Ein Beispiel für ein nichtflüchtiges Speichergerät ist der Nur-Lese-Speicher (ROM).
Das ROM steht für Nur-Lese-Speicher . ROM kann nur zum Lesen verwendet, aber nicht beschrieben werden. Diese Speichervorrichtungen sind nichtflüchtig.
Nichtflüchtiger Speicher-ROM-Speicher
Die Informationen werden während der Herstellung dauerhaft in solchen Speichern gespeichert. Das ROM kann Anweisungen speichern, die zum Starten des Computers erforderlich sind, wenn der Computer mit Strom versorgt wird. Diese Operation wird als Bootstrap bezeichnet.
Eine ROM-Speicherzelle ist mit einem einzelnen Transistor ausgelegt. Der ROM-Speicher wird nicht nur in Computern verwendet, sondern auch in anderen elektronischen Geräten wie Controllern, Mikroöfen, Waschmaschinen usw.
Eine ROM-Familie wird mit einer Sammlung von Speicherzellen entworfen. Jede Speicherzelle enthält entweder einen bipolaren oder einen MOSFET-Transistor, basierend auf Speichertypen.
Arten von RAM-Chips verfügbar
Die RAM-Familie umfasst zwei wichtige Speichergeräte
Statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM)
Das statische Direktzugriffsspeichermodul ist ein RAM-Typ, der die Datenbits in seinem Speicher behält, solange Strom geliefert wird. Der SRAM muss nicht regelmäßig aktualisiert werden. Der statische RAM bietet einen schnelleren Zugriff auf die Daten und ist teurer als DRAM.
Statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM)
Jedes Bit in einem SRAM ist in vier Transistoren gespeichert, die zwei kreuzgekoppelte Inverter bilden. Zwei zusätzliche Transistoren - Typen dienen dazu, den Zugriff auf die Speicherzellen während Lese- und Schreibvorgängen zu steuern. Ein typischer SRAM verwendet sechs Transistoren, um jedes Speicherbit zu speichern. Diese Speicherzellen haben zwei stabile Zustände, die zur Bezeichnung von '0' und '1' verwendet werden.
Vorteile:
- Der externe SRAM bietet große Speicherkapazitäten als On-Chip-Speicher.
- Die SRAM-Geräte sind sogar in immer kleineren Kapazitäten erhältlich.
- Die SRAMs weisen typischerweise eine sehr geringe Latenz und eine hohe Leistung auf.
- Der SRAM-Speicher kann im Vergleich zu anderen Speichern sehr einfach entworfen und angeschlossen werden
Anwendungen:
- Der externe SRAM ist sehr effektiv als schnellerer Puffer für mittelgroße Datenblöcke. Sie können einen externen SRAM verwenden, um Daten zu puffern, die nicht in den On-Chip-Speicher passen und eine geringere Latenz erfordern als der DRAM.
- Wenn Ihr System einen Speicherblock benötigt, der größer als 10 MB ist, können Sie verschiedene Speichertypen wie SRAM in Betracht ziehen.
Dynamischer Direktzugriffsspeicher:
Der dynamische Direktzugriffsspeicher ist eine Art RAM-Modul, das jedes Datenbit in einem separaten Kondensator speichert. Dies ist eine effiziente Methode zum Speichern der Daten im Speicher, da weniger physischer Speicherplatz zum Speichern der Daten erforderlich ist.
DRAM (Dynamic Access Random Memory)
Eine bestimmte DRAM-Größe kann mehr Datenmengen enthalten als ein SRAM-Chip mit derselben Größe. Die Kondensatoren im DRAM müssen ständig aufgeladen werden, um ihre Ladung zu halten. Dies ist der Grund, warum DRAM mehr Leistung benötigt.
Jeder DRAM-Speicherchip besteht aus Speicherorten oder Speicherzellen. Es besteht aus einem Kondensator und einem Transistor, die entweder einen aktiven oder einen inaktiven Zustand halten können. Jede DRAM-Zelle wird als Bit bezeichnet.
Wenn die DRAM-Zelle im aktiven Zustand '1' einen Wert hält, befindet sich die Ladung im hohen Zustand. Wenn die DRAM-Zelle im inaktiven Zustand '0' einen Wert hält, liegt die Ladung unter einem bestimmten Wert.
Vorteile:
- Die Speicherkapazität ist sehr hoch
- Es ist ein kostengünstiges Gerät
Anwendungen:
- Es wird zum Speichern großer Datenblöcke verwendet
- Es wird zur Ausführung von Mikroprozessorcode verwendet
- Anwendungen, bei denen Speicherzugriff mit geringer Latenz erforderlich ist.
Arten von ROM-Speichern
Verschiedene Speichertypen in der ROM-Familie haben vier wichtige Speichergeräte:
Programmierbarer Nur-Lese-Speicher:
Der programmierbare Nur-Lese-Speicher (PROM) kann vom Benutzer nur einmal geändert werden. Das PROM wird mit einer Reihe von Sicherungen hergestellt. Der Chip wird vom PROM-Programmierer programmiert, wobei einige Sicherungen durchgebrannt sind. Die offenen Sicherungen werden als Einsen gelesen, während die durchgebrannten Sicherungen als Nullen gelesen werden.
Programmierbarer Nur-Lese-Speicher
Löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher:
Löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher
Der löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher ist eine der speziellen Arten von Speichermodulen, die beliebig oft programmiert werden können, um die Fehler zu korrigieren. Es kann seinen Inhalt behalten, bis es ultraviolettem Licht ausgesetzt wird.
Das ultraviolette Licht löscht seinen Inhalt und ermöglicht die Programmierung des Speichers. Zum Schreiben und Löschen des EPROM-Speicherchips benötigen wir ein spezielles Gerät namens PROM-Programmierer.
Das EPROM wird programmiert, indem elektrische Ladung auf ein kleines Stück Polysiliciummetall ausgeübt wird, das als Floating Gate bekannt ist und sich in der Speicherzelle befindet. Wenn in diesem Gate eine Ladung vorhanden ist, wird die Zelle programmiert, d. H. Der Speicher enthält '0'. Wenn im Gate keine Ladung vorhanden ist, ist die Zelle nicht programmiert, d. H. Der Speicher enthält '1'.
Elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher ::
Das EEPROM ist ein vom Benutzer modifizierter Nur-Lese-Speicherchip, der mehrmals gelöscht und programmiert werden kann.
Elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher
Diese Speichergeräte werden in Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet, um kleine Datenmengen zu speichern, die beim Entfernen der Stromversorgung gespeichert werden müssen. Der Inhalt des EEPROM wird gelöscht, indem es einer elektrischen Ladung ausgesetzt wird.
Die EEPROM-Daten werden jeweils 1 Byte Daten gespeichert und entfernt. Das EEPROM muss nicht vom Computer entfernt werden, um geändert zu werden. Das Ändern des Inhalts erfordert keine zusätzliche Ausrüstung.
Das moderne EEPROM ermöglicht Seitenoperationen mit mehreren Bytes und hat eine begrenzte Lebensdauer. Das EEPROM kann für 10 bis 1000 Schreibzyklen ausgelegt werden. Wenn die Anzahl der Schreibvorgänge abgeschlossen ist, funktioniert das EEPROM nicht mehr.
EEPROM ist ein Speichergerät, das mit weniger Standards im Zellendesign implementiert werden kann. Die üblichere Zelle besteht aus zwei Transistoren. Der Speichertransistor hat eine schwebende Lehre ähnlich dem EPROM. Die EEPROMs haben zwei Familien, nämlich das serielle EEPROM und das parallele EEPROM. Das parallele EEPROM ist schneller und kostengünstiger als der serielle Speicher.
Flash-Speicher:
Der Flash-Speicher ist das am weitesten verbreitete Gerät für Elektronik- und Computergeräte. Der Flash-Speicher gehört zu den speziellen Speichertypen, die mit einem Datenblock gelöscht und programmiert werden können. Der Flash-Speicher behält seine Daten auch ohne Strom. Der Flash-Speicher ist beliebt, weil er schneller und effizienter als das EEPROM arbeitet.
Flash-Speicher
Das Flash-Speichermodul ist für etwa 100000 bis 10000000 Schreibzyklen ausgelegt. Die Hauptbeschränkung für den Flash-Speicher besteht darin, wie oft Daten in ihn geschrieben werden können. Die Daten können beliebig oft aus dem Flash-Speicher gelesen werden, aber nach einer bestimmten Anzahl von Schreibvorgängen funktioniert sie nicht mehr.
On-Chip-Speicher
Der On-Chip-Speicher bezieht sich auf jedes Speichermodul wie RAM, ROM oder andere Speicher, das jedoch physisch auf dem Mikrocontroller selbst ausgegeben wird. Anders Mikrocontroller-Typen Wie der 8051 hat der Mikrocontroller einen begrenzten On-Chip-ROM-Speicher. Es kann jedoch auf maximal 64 KB externen ROM-Speicher und 64 KB externen RAM-Speicher erweitert werden.
On-Chip-Speicher
Der / EA-Pin dient zur Steuerung der externen und internen Speicher des Mikrocontrollers. Wenn der / EA-Pin mit 5 V verbunden ist, werden Daten zum oder vom internen Speicher des Mikrocontrollers abgerufen. Wenn der / EA-Pin mit Masse verbunden ist, werden die Daten zu oder von den externen Speichern abgerufen.
Ich hoffe, dass Sie jetzt ein klares Verständnis für verschiedene Arten von Erinnerungen haben müssen. Hier ist eine grundlegende Frage für Sie: Um ein eingebettetes System zu entwerfen, welche Art von ROM und RAM wird normalerweise verwendet und warum?
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