第五章嵌入式系統(tǒng)的片外存儲系統(tǒng)

1、嵌入式微處理器系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式微處理器系統(tǒng)及應(yīng)用第五章第五章 嵌入式系統(tǒng)的片外存儲系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的片外存儲系統(tǒng)概述概述 片外存儲器片外存儲器ROM-NOR Flash,Nand Flash,EEPROMRAM-RAM,SDRAM,DDR SDRAM電子存儲器電子存儲器-SD,MMC,xD,CF,MS微硬盤微硬盤主要內(nèi)容主要內(nèi)容 RAMRAM的分類及特點的分類及特點 ROMROM的分類及特點的分類及特點 電子存儲器介紹電子存儲器介紹 微硬盤介紹微硬盤介紹 RAM SRAMSRAM 工作原理 T1T4組成一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。Q=0（或=1）這一穩(wěn)定狀態(tài)表示二進制“0”，另一穩(wěn)定狀態(tài)Q=1（或=0）表

2、示二進制“1”。T5、T6：行選通門(每個存儲單元一對選通門)，受地址譯碼信號控制的；T7、T8：列選通門(每列存儲單元一對選通門)，受列選信號控制。存儲的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線T5/T6、D/-D和T7/T8傳輸?shù)酵獠恳€I/O和-I/O，D和-D稱為位線，I/O和-I/O稱為數(shù)據(jù)線 Vcc（+5V）行選線XT4T3T5T1T2T7T8QQD位線位線D列選線YI/OI/OT6 RAM SRAMSRAM 組成結(jié)構(gòu)X X地址譯碼器輸出端提供地址譯碼器輸出端提供X0X63X0X63共共6464條行選線，每一行條行選線，每一行選線接在同一行中的選線接在同一行中的6464個存儲個存儲電路的行選端，為該行電路的

3、行選端，為該行6464個行個行選端提供行選信號；選端提供行選信號；Y Y地址譯碼器輸出端提供地址譯碼器輸出端提供Y0Y63Y0Y63共共6464條列選線，同一列條列選線，同一列的的6464個存儲電路共用一條位線，個存儲電路共用一條位線，由列選線控制該位線與由列選線控制該位線與I/OI/O數(shù)數(shù)據(jù)線的連通據(jù)線的連通 RAM SRAMSRAM 特點 SRAM的基本結(jié)構(gòu)是一個雙穩(wěn)態(tài)電路，只要寫電路不工作，電路就保持現(xiàn)狀，不存在刷新的問題，一個SRAM基本單元包括6個晶體管和2個電阻。它不是通過利用電容充放電的特性來存儲數(shù)據(jù)，而是利用設(shè)置晶體管的狀態(tài)來決定邏輯狀態(tài)同微處理器中的邏輯狀態(tài)一樣。讀取操作對于

4、SRAM不是破壞性的，所以SRAM不存在刷新的問題，存取速度快 RAM SRAMSRAM 芯片結(jié)構(gòu)-W2465 RAM SRAMSRAM 用途 因為價格比較昂貴，而且容量很小，所以SRAM一般作為系統(tǒng)內(nèi)部的高速緩存或者某些處理器的外部擴展存儲器 RAMDRAMDRAM工作原理工作原理讀操作讀操作 行地址譯碼選中某一行，該行上所有基本行地址譯碼選中某一行，該行上所有基本存儲電路中的管子存儲電路中的管子T全導通，于是連在每全導通，于是連在每一列上的刷新放大器讀取該行上各列電容一列上的刷新放大器讀取該行上各列電容C的電壓；的電壓； 刷新放大器靈敏度高，將讀得的電壓放大刷新放大器靈敏度高，將讀得的電壓

5、放大整形成邏輯整形成邏輯“0”或或“1”的電平；的電平； 對列地址進行譯碼產(chǎn)生列選信號，列選信對列地址進行譯碼產(chǎn)生列選信號，列選信號將被選行中該列的基本存儲電路內(nèi)容讀號將被選行中該列的基本存儲電路內(nèi)容讀出送到芯片的數(shù)據(jù)出送到芯片的數(shù)據(jù)I/O線上。線上。寫操作寫操作相應(yīng)行、列選擇線為相應(yīng)行、列選擇線為“1”，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)I/O線上的信息線上的信息經(jīng)刷新放大器驅(qū)動后再通過經(jīng)刷新放大器驅(qū)動后再通過T管加到電容管加到電容C上。上。刷新刷新在讀寫過程中，某條行選線為在讀寫過程中，某條行選線為“1”，該行，該行上所有基本存儲電路都被選通，由刷新放上所有基本存儲電路都被選通，由刷新放大器讀取電容大器讀取電容C

6、上電壓；上電壓；對非寫的存儲電路，刷新放大器讀出、放大、對非寫的存儲電路，刷新放大器讀出、放大、驅(qū)動之后又立即對之重寫，進行刷新驅(qū)動之后又立即對之重寫，進行刷新(又稱又稱再生再生)，維持電容，維持電容C上的電荷，保持該存儲上的電荷，保持該存儲電路中的內(nèi)容（即狀態(tài)）不變；電路中的內(nèi)容（即狀態(tài)）不變；電容電容C是是MOS管的極間電容，容量很小，讀出管的極間電容，容量很小，讀出時電容時電容C上的電荷被寄生的分布電容分泄，因此上的電荷被寄生的分布電容分泄，因此讀出后原來讀出后原來C上的電壓變得極小，是破壞性讀出，上的電壓變得極小，是破壞性讀出，讀后必須重寫讀后必須重寫 RAM DRAMDRAM 結(jié)構(gòu)

7、由單管存儲元件組成的DRAM存儲矩陣簡圖，共有16384個存儲單元，每個存儲單元只有一個存儲元件，故存儲容量為16K1。它需要14位地址碼。分成X地址碼（7位）和Y地址譯碼（7位）來共同選擇所需的存儲單元 RAM DRAMDRAM 特點 DRAM的速度比SRAM慢，但是由于結(jié)構(gòu)比SRAM簡單，所以相同容量的DRAM體積比SRAM小，所以價格便宜。一個DRAM 單元由一個晶體管和一個小電容組成。晶體管通過小電容的電壓來保持斷開、接通狀態(tài)。當小電容有電時，晶體管接通表示l；當小電容沒電時，晶體管斷開表示0。所以DRAM 中存儲的數(shù)據(jù)需要不斷地刷新。存取速度相對SRAM較慢。 RAM DRAMDRA

8、M 用途早期主要用于顯卡，聲卡，硬盤等作為緩存，也用于PC系統(tǒng)作為主內(nèi)存，由于速度和容量的原因，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰。 RAM SDRAMSDRAM 特點 SDRAM(Synchronous DRAMSDRAM(Synchronous DRAM：同步：同步DRAM)DRAM)是廣泛應(yīng)用是廣泛應(yīng)用于計算機中的高速大容量存儲器，在相當長時期內(nèi)是存于計算機中的高速大容量存儲器，在相當長時期內(nèi)是存儲器市場的主流。儲器市場的主流。 前述的前述的DRAMDRAM是非同步存取存儲器，在存取數(shù)據(jù)時必是非同步存取存儲器，在存取數(shù)據(jù)時必須等待若干時鐘周期才能接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，如須等待若干時鐘周期才能接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，如FPM

9、 DRAMFPM DRAM和和EDO DRAMEDO DRAM須分別等待須分別等待3 3個和個和2 2個時鐘周期。這種等待限個時鐘周期。這種等待限制了存儲器的數(shù)據(jù)傳輸速率，制了存儲器的數(shù)據(jù)傳輸速率，DRAMDRAM的速率不能超過的速率不能超過66MHz66MHz。 SDRAMSDRAM在同步脈沖控制下工作，和微處理器共享一在同步脈沖控制下工作，和微處理器共享一個時鐘周期，在理論上可與微處理器外頻同步。多數(shù)個時鐘周期，在理論上可與微處理器外頻同步。多數(shù)SDRAMSDRAM搭配運行的時鐘頻率為搭配運行的時鐘頻率為66MHz66MHz133MHz133MHz，存取時間，存取時間為為15ns15ns7

10、ns 7ns RAM SDRAMSDRAM W981216芯片結(jié)構(gòu) 4組存儲體，每組為2Mx16，因此128Mb呈現(xiàn)2M16位4組的形式 RAM SDRAMSDRAM 用途 SDRAM以前也曾經(jīng)作為PC系統(tǒng)的主內(nèi)存和顯卡、聲卡等的緩存，現(xiàn)在也同樣因為速度、帶寬等不能滿足需要而逐步被PC系統(tǒng)淘汰。但是在嵌入式系統(tǒng)中目前應(yīng)用非常廣泛，是目前嵌入式系統(tǒng)的首選存儲類型。 RAM DDR SDRAMDDR SDRAM 特點DDR DDR 從它的英文名稱從它的英文名稱Double Data RateDouble Data Rate上面就能看出他上面就能看出他的含義，簡單的說就是雙倍傳輸速率的的含義，簡單的

11、說就是雙倍傳輸速率的SDRAMSDRAM。普通。普通SDRAMSDRAM內(nèi)內(nèi)存的工作方式是在一個時鐘周期的上升沿觸發(fā)進行工作。也存的工作方式是在一個時鐘周期的上升沿觸發(fā)進行工作。也就是說在一個時鐘周期內(nèi)，內(nèi)存將工作一次。而就是說在一個時鐘周期內(nèi)，內(nèi)存將工作一次。而DDRDDR的技術(shù)使的技術(shù)使得內(nèi)存可以在每一個時鐘周期的上升沿和下降沿分別觸發(fā)一得內(nèi)存可以在每一個時鐘周期的上升沿和下降沿分別觸發(fā)一次，這樣就使得在一個時鐘周期內(nèi)內(nèi)存可以工作兩次，這樣次，這樣就使得在一個時鐘周期內(nèi)內(nèi)存可以工作兩次，這樣就使得就使得DDRDDR內(nèi)存在相同的時間內(nèi)能夠完成普通內(nèi)存兩倍的工作內(nèi)存在相同的時間內(nèi)能夠完成普通內(nèi)

12、存兩倍的工作量。量。利用時鐘的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)（一般的利用時鐘的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)（一般的SDRAMSDRAM僅允許在上升沿傳輸數(shù)據(jù)），這樣僅允許在上升沿傳輸數(shù)據(jù)），這樣DDR SDRAM DDR SDRAM 就可以在就可以在一個時鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，所以理論上具有一個時鐘周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，所以理論上具有 SDRAM SDRAM 內(nèi)存兩內(nèi)存兩倍的帶寬。實際工作時，倍的帶寬。實際工作時，DDR DDR 并不會比并不會比SDRAM SDRAM 快整整兩倍?？煺麅杀?。在現(xiàn)階段的系統(tǒng)條件下，在現(xiàn)階段的系統(tǒng)條件下，DDR DDR 內(nèi)存通常比內(nèi)存通常比SDRAM SDRAM 內(nèi)存快

13、內(nèi)存快5 5，而在一些與內(nèi)存帶寬密切相關(guān)的軟件應(yīng)用中而在一些與內(nèi)存帶寬密切相關(guān)的軟件應(yīng)用中DDR DDR 才能夠發(fā)揮才能夠發(fā)揮作用，增加的效能可能達到作用，增加的效能可能達到3030之多之多 RAM DDR SDRAMDDR SDRAM 芯片結(jié)構(gòu) RAM DDR SDRAMDDR SDRAM 用途DDR SDRAMDDR SDRAM目前已經(jīng)普遍用于桌面目前已經(jīng)普遍用于桌面PCPC系統(tǒng)作為系統(tǒng)作為主要內(nèi)存使用，對速度和性能要求較高的嵌入式主要內(nèi)存使用，對速度和性能要求較高的嵌入式系統(tǒng)也開始采用系統(tǒng)也開始采用DDR SDRAMDDR SDRAM作為內(nèi)存。比如網(wǎng)絡(luò)設(shè)作為內(nèi)存。比如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，音視頻處理

14、設(shè)備等。備，音視頻處理設(shè)備等。 RAMRAMRAM芯片的選型和組合應(yīng)用芯片的選型和組合應(yīng)用 RAM的選型 需要根據(jù)處理器支持的類型和軟件需要的空間來確定內(nèi)存芯片需要根據(jù)處理器支持的類型和軟件需要的空間來確定內(nèi)存芯片具體參數(shù)。一般主要考慮以下幾方面：具體參數(shù)。一般主要考慮以下幾方面：確定處理器支持哪些類型的確定處理器支持哪些類型的RAMRAM，比如飛利浦的很多處理器只能，比如飛利浦的很多處理器只能支持外接支持外接SRAMSRAM作為內(nèi)存，而三星公司的一般都可以支持作為內(nèi)存，而三星公司的一般都可以支持SRAMSRAM、SDRAMSDRAM等類型。如果應(yīng)用程序很小，可以選擇可外接等類型。如果應(yīng)用程序

15、很小，可以選擇可外接SRAMSRAM的處理器，的處理器，從而簡化硬件設(shè)計。而如果應(yīng)用程序很大，需要很多的內(nèi)存，則從而簡化硬件設(shè)計。而如果應(yīng)用程序很大，需要很多的內(nèi)存，則采用采用SRAMSRAM的成本就很高，此種情況就需要采用可外接的成本就很高，此種情況就需要采用可外接SDRAMSDRAM或或DDR DDR SDRAMSDRAM的處理器和內(nèi)存芯片。的處理器和內(nèi)存芯片。確定系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)位數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，確定系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)位數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，PCBPCB空間空間和成本進行綜合考慮。如果對系統(tǒng)運行速度要求不高，可以采用和成本進行綜合考慮。如果對系統(tǒng)運行速度要求不高，可以采用16

16、16位接口的單片芯片來完成（相對于位接口的單片芯片來完成（相對于3232位的處理器），這樣可以位的處理器），這樣可以節(jié)約大量的節(jié)約大量的PCBPCB空間用于其他用途。如果系統(tǒng)對性能要求很高，則空間用于其他用途。如果系統(tǒng)對性能要求很高，則可以選擇可以選擇3232位接口芯片或采用兩片位接口芯片或采用兩片1616位芯片進行組合。位芯片進行組合。確定所需的確定所需的RAMRAM容量。根據(jù)程序運行的空間需求進行選擇，比如容量。根據(jù)程序運行的空間需求進行選擇，比如2MB2MB，4MB4MB，8MB8MB等。等。 RAMRAMRAM芯片的選型和組合應(yīng)用芯片的選型和組合應(yīng)用 RAM的組合應(yīng)用單片16位SRAM

17、組成16位數(shù)據(jù)寬度 RAMRAMRAM芯片的選型和組合應(yīng)用芯片的選型和組合應(yīng)用 RAM的組合應(yīng)用兩片16位SRAM組成32位數(shù)據(jù)寬度 RAMRAMRAM芯片的選型和組合應(yīng)用芯片的選型和組合應(yīng)用 RAM的組合應(yīng)用單片16位SDRAM組成16位數(shù)據(jù)寬度 RAMRAMRAM芯片的選型和組合應(yīng)用芯片的選型和組合應(yīng)用 RAM的組合應(yīng)用兩片16位SDRAM組成32位數(shù)據(jù)寬度 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 RAMRAM的分類及特點的分類及特點 ROMROM的分類及特點的分類及特點 電子存儲器介紹電子存儲器介紹 微硬盤介紹微硬盤介紹ROM NOR FlashNOR Flash 工作原理ROM NOR FlashNOR F

18、lash 特點NOR flashNOR flash不需要改變電壓就可以進行擦除，通常通不需要改變電壓就可以進行擦除，通常通過過WPWP（Write protectWrite protect，寫保護）信號進行操作。具有，寫保護）信號進行操作。具有EEPROMEEPROM和和RAMRAM的特點，讀寫速度快，寫入數(shù)據(jù)后斷電不丟的特點，讀寫速度快，寫入數(shù)據(jù)后斷電不丟失。失。ROM NOR FlashNOR Flash 芯片結(jié)構(gòu)ROM NOR FlashNOR Flash 應(yīng)用NOR flashNOR flash因為可以直接執(zhí)行代碼，而且存取速度很因為可以直接執(zhí)行代碼，而且存取速度很快，一般用于嵌入式系

19、統(tǒng)中存放引導程序和應(yīng)用程序?？?，一般用于嵌入式系統(tǒng)中存放引導程序和應(yīng)用程序。NOR flashNOR flash的組合應(yīng)用與的組合應(yīng)用與RAMRAM類似，也可以根據(jù)系統(tǒng)需類似，也可以根據(jù)系統(tǒng)需要，將要，將8 8位的位的flashflash組合為組合為1616位或者位或者3232位使用。位使用。ROM NAND FlashNAND Flash 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ROM NAND FlashNAND Flash 特點優(yōu)點：硬件接口簡單，總共只需要優(yōu)點：硬件接口簡單，總共只需要1010幾根信號線，容幾根信號線，容量大，目前單片可以達到幾個量大，目前單片可以達到幾個GbGb，遠遠超過，遠遠超過NOR flash

20、NOR flash，價格便宜，讀寫速度快。價格便宜，讀寫速度快。缺點：必須處理器的專用接口才能作為引導器件，存缺點：必須處理器的專用接口才能作為引導器件，存取方式相對復(fù)雜，芯片容易存在缺陷，一般需要采用取方式相對復(fù)雜，芯片容易存在缺陷，一般需要采用ECCECC算法進行校驗。算法進行校驗。 ROM NAND FlashNAND Flash 讀操作在初始上電時，器件進入缺省的在初始上電時，器件進入缺省的“讀方式讀方式1 1模式模式”。在這一模式下，頁讀操作通過將在這一模式下，頁讀操作通過將00h00h指令寫入指令寄存器，指令寫入指令寄存器，接著寫入接著寫入3 3個地址個地址(1(1個列地址，個列地

21、址，2 2個行地址個行地址) )來啟動。一旦來啟動。一旦頁讀指令被器件鎖存，下面的頁讀操作就不需要再重復(fù)寫頁讀指令被器件鎖存，下面的頁讀操作就不需要再重復(fù)寫入指令了。入指令了。寫入指令和地址后，處理器可以通過對信號線寫入指令和地址后，處理器可以通過對信號線R/BR/B的的分析來判斷該操作是否完成。如果信號為低電平，表示器分析來判斷該操作是否完成。如果信號為低電平，表示器件正件正“忙忙”; ;為高電平，說明器件內(nèi)部操作完成，要讀取為高電平，說明器件內(nèi)部操作完成，要讀取的數(shù)據(jù)被送入了數(shù)據(jù)寄存器。外部控制器可以在以的數(shù)據(jù)被送入了數(shù)據(jù)寄存器。外部控制器可以在以50ns50ns為為周期的連續(xù)周期的連續(xù)R

22、ERE脈沖信號的控制下，從脈沖信號的控制下，從I/OI/O口依次讀出數(shù)據(jù)?？谝来巫x出數(shù)據(jù)。連續(xù)頁讀操作中，輸出的數(shù)據(jù)是從指定的列地址開始，直連續(xù)頁讀操作中，輸出的數(shù)據(jù)是從指定的列地址開始，直到該頁的最后到該頁的最后- -個列地址的數(shù)據(jù)為止。個列地址的數(shù)據(jù)為止。 ROMNAND FlashNAND Flash寫操作K9F1208UOBK9F1208UOB的寫入操作也以頁為單位。寫入必須在擦除之后，否則寫入的寫入操作也以頁為單位。寫入必須在擦除之后，否則寫入將出錯。將出錯。頁寫入周期總共包括頁寫入周期總共包括3 3個步驟：寫入串行數(shù)據(jù)輸入指令個步驟：寫入串行數(shù)據(jù)輸入指令(80h)(80h)，然后寫

23、入，然后寫入3 3個字節(jié)的地址信息，最后串行寫入數(shù)據(jù)。串行寫入的數(shù)據(jù)最多為個字節(jié)的地址信息，最后串行寫入數(shù)據(jù)。串行寫入的數(shù)據(jù)最多為528528字節(jié)，它字節(jié)，它們首先被寫入器件內(nèi)的頁寄存器，接著器件進入一個內(nèi)部寫入過程，將數(shù)據(jù)們首先被寫入器件內(nèi)的頁寄存器，接著器件進入一個內(nèi)部寫入過程，將數(shù)據(jù)從頁寄存器寫入存儲宏單元。從頁寄存器寫入存儲宏單元。串行數(shù)據(jù)寫入完成后，需要寫入串行數(shù)據(jù)寫入完成后，需要寫入“頁寫入確認頁寫入確認”指令指令10h10h，這條指令將初，這條指令將初始化器件的內(nèi)部寫入操作。如果單獨寫入始化器件的內(nèi)部寫入操作。如果單獨寫入10h10h而沒有前面的步驟，則而沒有前面的步驟，則10h

24、10h不起不起作用。作用。10h10h寫入之后，寫入之后，K9F1208UOBK9F1208UOB的內(nèi)部寫控制器將自動執(zhí)行內(nèi)部寫入和校驗的內(nèi)部寫控制器將自動執(zhí)行內(nèi)部寫入和校驗中必要的算法和時序，這時系統(tǒng)控制器就可以去做其他的事了。中必要的算法和時序，這時系統(tǒng)控制器就可以去做其他的事了。內(nèi)部寫入操作開始后，器件自動進入內(nèi)部寫入操作開始后，器件自動進入“讀狀態(tài)寄存器讀狀態(tài)寄存器”模式。在這一模模式。在這一模式下，當式下，當RERE和和CECE為低電平時，系統(tǒng)可以讀取狀態(tài)寄存器?？梢酝ㄟ^檢測為低電平時，系統(tǒng)可以讀取狀態(tài)寄存器?？梢酝ㄟ^檢測R/BR/B的的輸出，或讀狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位輸出，或讀狀態(tài)寄存

25、器的狀態(tài)位(I/O 6)(I/O 6)來判斷內(nèi)部寫入是否結(jié)束。在器件進來判斷內(nèi)部寫入是否結(jié)束。在器件進行內(nèi)部寫入操作時，只有讀狀態(tài)寄存器指令和復(fù)位指令會被響應(yīng)。當頁寫入行內(nèi)部寫入操作時，只有讀狀態(tài)寄存器指令和復(fù)位指令會被響應(yīng)。當頁寫入操作完成，應(yīng)該檢測寫狀態(tài)位操作完成，應(yīng)該檢測寫狀態(tài)位(I/O 0)(I/O 0)的電平。的電平。內(nèi)部寫校驗只對沒有成功地寫為內(nèi)部寫校驗只對沒有成功地寫為0 0的情況進行檢測。指令寄存器始終保持的情況進行檢測。指令寄存器始終保持著讀狀態(tài)寄存器模式，直到其他有效的指令寫入指令寄存器為止。著讀狀態(tài)寄存器模式，直到其他有效的指令寫入指令寄存器為止。 ROM NAND Fl

26、ashNAND Flash 塊擦除擦除操作是以塊為單位進行的。擦除的啟動指令為擦除操作是以塊為單位進行的。擦除的啟動指令為60h60h，塊地址的輸入通過兩個時鐘周期完成。這時只有地，塊地址的輸入通過兩個時鐘周期完成。這時只有地址位址位A14A14到到A24A24是有效的，是有效的，A9A9到到A13A13則被忽略。塊地址載入則被忽略。塊地址載入之后執(zhí)行擦除確認指令之后執(zhí)行擦除確認指令D0hD0h，它用來初始化內(nèi)部擦除操作。，它用來初始化內(nèi)部擦除操作。擦除確認命令還用來防止外部干擾產(chǎn)生擦除操作的意外情擦除確認命令還用來防止外部干擾產(chǎn)生擦除操作的意外情況。器件檢測到擦除確認命令輸入后，在況。器件檢

27、測到擦除確認命令輸入后，在WEWE的上升沿啟動的上升沿啟動內(nèi)部寫控制器開始執(zhí)行擦除和擦除校驗。內(nèi)部擦除操作完內(nèi)部寫控制器開始執(zhí)行擦除和擦除校驗。內(nèi)部擦除操作完成后，檢測寫狀態(tài)位成后，檢測寫狀態(tài)位(I/O 0)(I/O 0)，從而了解擦除操作是否有，從而了解擦除操作是否有錯誤發(fā)生。錯誤發(fā)生。 ROM NAND FlashNAND Flash 讀狀態(tài)寄存器K9F1208UOBK9F1208UOB包含一個狀態(tài)寄存器，該寄存器反應(yīng)了寫包含一個狀態(tài)寄存器，該寄存器反應(yīng)了寫入或擦除操作是否完成，或?qū)懭牒筒脸僮魇欠駸o錯。寫入或擦除操作是否完成，或?qū)懭牒筒脸僮魇欠駸o錯。寫入入70h70h指令，啟動讀狀態(tài)寄

28、存器周期。狀態(tài)寄存器的內(nèi)容指令，啟動讀狀態(tài)寄存器周期。狀態(tài)寄存器的內(nèi)容將在將在CECE或或RERE的下降沿處送出至的下降沿處送出至I/OI/O端口。端口。器件一旦接收到讀狀態(tài)寄存器的指令，它就將保持狀器件一旦接收到讀狀態(tài)寄存器的指令，它就將保持狀態(tài)寄存器在讀狀態(tài)，直到有其他的指令輸入。因此，如果態(tài)寄存器在讀狀態(tài)，直到有其他的指令輸入。因此，如果在任意讀操作中采用了狀態(tài)寄存器讀操作，則在連續(xù)頁讀在任意讀操作中采用了狀態(tài)寄存器讀操作，則在連續(xù)頁讀的過程中，必須重發(fā)的過程中，必須重發(fā)00h00h或或50h50h指令。指令。ROM NAND FlashNAND Flash 讀器件IDK9F1208UO

29、BK9F1208UOB器件具有一個產(chǎn)品鑒定識別碼器件具有一個產(chǎn)品鑒定識別碼(ID)(ID)，系統(tǒng)控制器可以讀出這個，系統(tǒng)控制器可以讀出這個IDID，從而起到識，從而起到識別器件的作用。讀別器件的作用。讀IDID的步驟是：寫入的步驟是：寫入90h90h指令，然指令，然后寫入一個地址后寫入一個地址00h00h。在兩個讀周期下，廠商代碼。在兩個讀周期下，廠商代碼和器件代碼將被連續(xù)輸出至和器件代碼將被連續(xù)輸出至I/OI/O口?？凇Ｍ瑯?，一旦進入這種命令模式，器件將保持同樣，一旦進入這種命令模式，器件將保持這種命令狀態(tài)，直到接收到其他的指令為止。這種命令狀態(tài)，直到接收到其他的指令為止。 ROM NAND

30、 FlashNAND Flash 復(fù)位器件提供一個復(fù)位器件提供一個復(fù)位(RESET)(RESET)指令，通過向指令寄存器指令，通過向指令寄存器寫入寫入FFhFFh來完成對器件的復(fù)位。當器件處于任意讀模式、來完成對器件的復(fù)位。當器件處于任意讀模式、寫入或擦除模式的忙狀態(tài)時，發(fā)送復(fù)位指令可以使器件中寫入或擦除模式的忙狀態(tài)時，發(fā)送復(fù)位指令可以使器件中止當前的操作，正在被修改的存儲器宏單元的內(nèi)容不再有止當前的操作，正在被修改的存儲器宏單元的內(nèi)容不再有效，指令寄存器被清零并等待下一條指令的到來。當效，指令寄存器被清零并等待下一條指令的到來。當WPWP為為高時，狀態(tài)寄存器被清為高時，狀態(tài)寄存器被清為C0h

31、C0h。 ROM NAND FlashNAND Flash 應(yīng)用NAND flashNAND flash因為其容量大，成本低，目前已廣泛用于因為其容量大，成本低，目前已廣泛用于嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機、嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機、MP3MP3隨身聽記憶卡、體積小隨身聽記憶卡、體積小巧的巧的U U盤、以及固態(tài)硬盤等產(chǎn)品中。盤、以及固態(tài)硬盤等產(chǎn)品中。ROM NAND flashNAND flash和和NOR flashNOR flash的性能、可靠性對比的性能、可靠性對比ROM NOR FlashNOR Flash的原理及特點的原理及特點 NAND FlashNAND Flash的原理及特點的原理及

32、特點 EPROMEPROM原理及特點原理及特點 EEPROMEEPROM原理及特點原理及特點 FRAMFRAM原理及特點原理及特點 ROM EPROMEPROM 內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸入的地址信號在芯片內(nèi)部被分為輸入的地址信號在芯片內(nèi)部被分為X X，Y Y兩塊，分別對兩塊，分別對應(yīng)存儲矩陣的行和列，用于選中唯一的一個地址單元，然應(yīng)存儲矩陣的行和列，用于選中唯一的一個地址單元，然后在后在CECE和和OEOE的驅(qū)動下從的驅(qū)動下從O0-O7O0-O7輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)。輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)。ROM EPROMEPROM 特點EPROMEPROM（Erasable Programmable ROMErasable Progra

33、mmable ROM，可擦除可編程，可擦除可編程ROMROM）芯片可重復(fù)擦除和寫入，解決了）芯片可重復(fù)擦除和寫入，解決了PROMPROM芯片只能寫入芯片只能寫入一次的弊端。一次的弊端。EPROMEPROM芯片有一個很明顯的特征，在其正面芯片有一個很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，的陶瓷封裝上， 開有一個玻璃窗口，透過該窗口，可以開有一個玻璃窗口，透過該窗口，可以看到其內(nèi)部的集成電路，紫外線透過該孔照射內(nèi)部芯片就看到其內(nèi)部的集成電路，紫外線透過該孔照射內(nèi)部芯片就可以擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到可以擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到EPROMEPROM擦除器。擦除器。EPROM

34、EPROM內(nèi)資料的寫入要用專用的編程器，并且往內(nèi)資料的寫入要用專用的編程器，并且往芯片中寫內(nèi)容時必須要加一定的編程電壓（芯片中寫內(nèi)容時必須要加一定的編程電壓（VPP=12VPP=1224V24V，隨不同的芯片型號而定）。隨不同的芯片型號而定）。ROM EPROMEPROM 應(yīng)用EPROMEPROM早期主要作為處理器的外部擴展存儲器以及早期主要作為處理器的外部擴展存儲器以及PCPC上的上的BIOSBIOS存儲器，但是因為要用紫外線通過特殊設(shè)備才能存儲器，但是因為要用紫外線通過特殊設(shè)備才能擦除，所以后續(xù)逐漸被擦除，所以后續(xù)逐漸被EEPROMEEPROM所取代。所取代。ROM EEPROMEEPRO

35、M 工作原理EEPROMEEPROM的寫入過程是利用了隧的寫入過程是利用了隧道效應(yīng)，即能量小于能量勢壘的電道效應(yīng)，即能量小于能量勢壘的電子能夠穿越勢壘到達另一邊。量子子能夠穿越勢壘到達另一邊。量子力學認為物理尺寸與電子自由程相力學認為物理尺寸與電子自由程相當時，電子將呈現(xiàn)波動性，這里就當時，電子將呈現(xiàn)波動性，這里就是表明物體要足夠的小。就是表明物體要足夠的小。就pnpn結(jié)來結(jié)來看，當看，當p p和和n n的雜質(zhì)濃度達到一定水的雜質(zhì)濃度達到一定水平時，并且空間電荷極少時，電子平時，并且空間電荷極少時，電子就會因隧道效應(yīng)向?qū)нw移。電子就會因隧道效應(yīng)向?qū)нw移。電子的能量處于某個級別允許級別的范的

36、能量處于某個級別允許級別的范圍稱為圍稱為“帶帶”，較低的能帶稱為價，較低的能帶稱為價帶，較高的能帶稱為導帶。帶，較高的能帶稱為導帶。 ROM EEPROMEEPROM 特點EEPROMEEPROM可以在系統(tǒng)進行編程，也可以根據(jù)需要進行多可以在系統(tǒng)進行編程，也可以根據(jù)需要進行多次擦除和修改，數(shù)據(jù)寫入之后即使斷電也不會丟失。一般次擦除和修改，數(shù)據(jù)寫入之后即使斷電也不會丟失。一般可反復(fù)擦寫可反復(fù)擦寫1010萬次左右。萬次左右。ROM EEPROMEEPROM 應(yīng)用因為容量不是很大，所以因為容量不是很大，所以EEPROMEEPROM主要用于系統(tǒng)中存放主要用于系統(tǒng)中存放引導程序、配置參數(shù)、需要修改的數(shù)據(jù)

37、等。引導程序、配置參數(shù)、需要修改的數(shù)據(jù)等。ROM FRAMFRAM 工作原理鐵電存儲器（鐵電存儲器（FRAMFRAM）是近年來新出現(xiàn)的一種讀寫速度）是近年來新出現(xiàn)的一種讀寫速度非?？斓拇鎯ζ?，它可以兼容非常快的存儲器，它可以兼容RAMRAM的一切功能，并且和的一切功能，并且和ROMROM技術(shù)一樣，是一種非易失性的存儲器。技術(shù)一樣，是一種非易失性的存儲器。當一個電場被加到鐵電晶體時，中心原子順著電場的當一個電場被加到鐵電晶體時，中心原子順著電場的方向在晶體里移動。當原子移動時，它通過一個能量壁壘，方向在晶體里移動。當原子移動時，它通過一個能量壁壘，從而引起電荷擊穿。內(nèi)部電路感應(yīng)到電荷擊穿并設(shè)置存

38、儲從而引起電荷擊穿。內(nèi)部電路感應(yīng)到電荷擊穿并設(shè)置存儲器。移去電場后，中心原子保持不動，存儲器的狀態(tài)也得器。移去電場后，中心原子保持不動，存儲器的狀態(tài)也得以保存。鐵電存儲器不需要定時更新，掉電后數(shù)據(jù)能夠繼以保存。鐵電存儲器不需要定時更新，掉電后數(shù)據(jù)能夠繼續(xù)保存，速度快而且不容易寫壞。續(xù)保存，速度快而且不容易寫壞。ROM FRAMFRAM 芯片結(jié)構(gòu)128x32FRAM 陣列陣列數(shù)據(jù)鎖存器數(shù)據(jù)鎖存器地址鎖存器地址鎖存器計數(shù)器計數(shù)器串并轉(zhuǎn)換器串并轉(zhuǎn)換器控制邏輯控制邏輯8SDASCLWPA1A2ROM FRAMFRAM 特點鐵電存儲器能兼容鐵電存儲器能兼容RAMRAM的一切功能，并且和的一切功能，并且和

39、ROMROM技術(shù)一技術(shù)一樣，是一種非易失性的存儲器。鐵電存儲器在這兩類存儲樣，是一種非易失性的存儲器。鐵電存儲器在這兩類存儲類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁-一種非易失性的一種非易失性的RAMRAM。鐵電存儲器在性能方面與鐵電存儲器在性能方面與EEPRONEEPRON和和FlashFlash相比有三點優(yōu)勢相比有三點優(yōu)勢之處：之處：首先，鐵電存儲器的讀寫速度更快。與其它存儲器相首先，鐵電存儲器的讀寫速度更快。與其它存儲器相比，鐵電存儲器寫入時幾乎不需要等待時間，而比，鐵電存儲器寫入時幾乎不需要等待時間，而EEPROMEEPROM一一般需要幾毫秒。讀的速度同樣也很快，和

40、寫操作在速度上般需要幾毫秒。讀的速度同樣也很快，和寫操作在速度上幾乎沒有太大的區(qū)別。幾乎沒有太大的區(qū)別。其次，其次，F(xiàn)RAMFRAM存儲器幾乎可以無限次擦寫，而存儲器幾乎可以無限次擦寫，而EEPROMEEPROM則則一般只能進行幾十萬次到一般只能進行幾十萬次到100100萬次的擦寫。萬次的擦寫。 ROM FRAMFRAM 應(yīng)用FRAMFRAM主要用于對反復(fù)擦寫次數(shù)要求高，讀寫速度快的主要用于對反復(fù)擦寫次數(shù)要求高，讀寫速度快的場合。應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，比如儀器儀表、汽車、場合。應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，比如儀器儀表、汽車、通信等。通信等。主要內(nèi)容主要內(nèi)容 RAMRAM的分類及特點的分類及特點 RO

41、MROM的分類及特點的分類及特點 電子存儲器介紹電子存儲器介紹 微硬盤介紹微硬盤介紹電子存儲器電子存儲器 CFCF卡介紹卡介紹Compact FlashCompact Flash的誕生比較早，由最大的誕生比較早，由最大的的Flash MemoryFlash Memory卡廠商之一美國的卡廠商之一美國的SanDiskSanDisk于于19941994年首次推出。年首次推出。Compact FlashCompact Flash的大小的大小僅為僅為43mm 43mm 36mm 36mm 3.3mm 3.3mm（火柴盒般大（火柴盒般大?。?，體積只有小），體積只有PCMCIAPCMCIA卡的卡的1/41

42、/4，看起來就，看起來就像是像是PCMCIAPCMCIA卡的縮小版?？ǖ目s小版。CompactFlashCompactFlash提供了完整的提供了完整的PCMCIA-ATAPCMCIA-ATA功能而且通過功能而且通過ATA/ATAPI-4ATA/ATAPI-4兼容兼容TrueIDETrueIDE。和和6868針接口的針接口的PCMCIAPCMCIA卡不同，同樣遵從卡不同，同樣遵從ATAATA協(xié)議的協(xié)議的CompactFlashCompactFlash的接口只有的接口只有5050針針目前目前CFCF的最大容量是的最大容量是32GB32GB，最高傳輸速，最高傳輸速率為率為20MB/s20MB/s。

43、 電子存儲器電子存儲器 CFCF卡缺點卡缺點由于由于CFCF采用采用IDEIDE接口，信號引腳多，體積大（有火柴接口，信號引腳多，體積大（有火柴盒大?。?，所以限制了其在小型設(shè)備上，如盒大?。?，所以限制了其在小型設(shè)備上，如mp3mp3，手機，手機，相機等的使用。相機等的使用。電子存儲器電子存儲器 MMCMMC卡介紹卡介紹 MMCMMC（MultiMedia CardMultiMedia Card）卡由西門子公司和首推）卡由西門子公司和首推CFCF的的SanDiskSanDisk于于19971997年推出。年推出。19981998年年1 1月十四家公司聯(lián)月十四家公司聯(lián)合成立了合成立了MMCMMC協(xié)

44、會（協(xié)會（MultiMedia Card AssociationMultiMedia Card Association簡簡稱稱MMCAMMCA），現(xiàn)在會員已經(jīng)有超過），現(xiàn)在會員已經(jīng)有超過210210家，主要包括了家，主要包括了主機系統(tǒng)、卡、部件和連接器等的制造商。其會員分主機系統(tǒng)、卡、部件和連接器等的制造商。其會員分為兩大類：執(zhí)行會員為兩大類：執(zhí)行會員( (具有投票表決的權(quán)利具有投票表決的權(quán)利) )和普通會和普通會員。員。MMCMMC的發(fā)展目標主要是針對數(shù)碼影像、音樂、手的發(fā)展目標主要是針對數(shù)碼影像、音樂、手機、機、PDAPDA、電子書、玩具等產(chǎn)品，以前、電子書、玩具等產(chǎn)品，以前MMCMMC卡

45、號稱是目卡號稱是目前世界上最小的前世界上最小的Flash MemoryFlash Memory存貯卡，尺寸只有存貯卡，尺寸只有32mm 32mm x 24mm x 1.4mmx 24mm x 1.4mm。雖然比。雖然比SmartMediaSmartMedia厚，但整體體積厚，但整體體積卻比卻比SmartMediaSmartMedia小，而且也比小，而且也比SmartMediaSmartMedia輕，只有輕，只有1.51.5克?？?。MMCMMC也是把存貯單元和控制器一同做到了卡上，也是把存貯單元和控制器一同做到了卡上，智能的控制器使得智能的控制器使得MMCMMC保證兼容性和靈活性保證兼容性和靈活

46、性 目前目前MMCMMC卡的最大容量為卡的最大容量為4GB4GB，傳輸速率最高為，傳輸速率最高為6MB/s6MB/s電子存儲器電子存儲器 SDSD卡介紹卡介紹SDSD（Secure DigitalSecure Digital）卡由松下電器、東芝和）卡由松下電器、東芝和SanDiskSanDisk聯(lián)合推出，聯(lián)合推出，19991999年年8 8月被首次發(fā)布。月被首次發(fā)布。20002000年年2 2月月1 1日成立了日成立了SDSD協(xié)會（協(xié)會（SDASDA），成員公司超過），成員公司超過9090個，其中包括個，其中包括Hewlett-PackardHewlett-Packard，IBMIBM，Mic

47、rosoftMicrosoft，MotorolaMotorola，NECNEC、Samsung ElectronicsSamsung Electronics，Toyota Toyota MotorMotor等國際知名的半導體廠商。等國際知名的半導體廠商。 電子存儲器電子存儲器 SDSD卡特點卡特點目前目前SDSD卡的容量最大為卡的容量最大為32GB32GB，最高，最高傳輸速率為傳輸速率為20MB/s20MB/sSD卡卡miniSD卡卡microSD卡卡電子存儲器電子存儲器 SDSD卡應(yīng)用卡應(yīng)用SDSD卡最大的特點就是通過加密功能，保證數(shù)據(jù)卡最大的特點就是通過加密功能，保證數(shù)據(jù)資料的安全保密。資

48、料的安全保密。SDSD卡在售價方面要高于同容量卡在售價方面要高于同容量的的MMCMMC卡。卡。SDSD卡多用于卡多用于MP3MP3隨身聽、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼相隨身聽、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼相機等，由于機等，由于SDSD卡的體積要比卡的體積要比CFCF卡小很多，并且它卡小很多，并且它在容量、性能和價格上和在容量、性能和價格上和CFCF卡的差距越來越小，卡的差距越來越小，目前正迅速在上述市場領(lǐng)域獲得很大的普及。目前正迅速在上述市場領(lǐng)域獲得很大的普及。 電子存儲器電子存儲器SMSM卡介紹卡介紹SMSM（Smart MediaSmart Media）卡是由東芝公司）卡是由東芝公司Toshiba America

49、 Toshiba America Electronic ComponentsElectronic Components（TAECTAEC）在）在19951995年年1111月發(fā)布的月發(fā)布的Flash MemoryFlash Memory存儲卡，三星公司在存儲卡，三星公司在19961996年購買了生產(chǎn)和銷售許可，這兩家公司成為年購買了生產(chǎn)和銷售許可，這兩家公司成為主要的主要的SmartMediaSmartMedia廠商。廠商。為了推動為了推動SmartMediaSmartMedia成為工業(yè)標準，成為工業(yè)標準，19961996年年4 4月成立了月成立了SSFDCSSFDC論論壇（壇（SSFDCSS

50、FDC即即Solid State Floppy Disk CardSolid State Floppy Disk Card，實際上最開始時，實際上最開始時SmartMediaSmartMedia被稱為被稱為SSFDCSSFDC，19961996年年6 6月改名為月改名為SmartMediaSmartMedia，并成為東芝，并成為東芝的注冊商標）。的注冊商標）。SSFDCSSFDC論壇有超過論壇有超過150150個成員，同樣包括不少大廠商，個成員，同樣包括不少大廠商，如如SonySony、SharpSharp、JVCJVC、PhilipsPhilips、NECNEC、SanDiskSanDisk

51、等廠商。等廠商。SmartMediaSmartMedia卡也是市場上常見的微存儲卡，一度在卡也是市場上常見的微存儲卡，一度在MP3MP3播放器上非常地流行播放器上非常地流行電子存儲器電子存儲器 SMSM卡缺點卡缺點由于由于SMSM卡的控制電路是集成在數(shù)碼產(chǎn)品當中，卡的控制電路是集成在數(shù)碼產(chǎn)品當中，這使得產(chǎn)品的兼容性容易受到影響，所以目前新這使得產(chǎn)品的兼容性容易受到影響，所以目前新推出的數(shù)碼相機中都已經(jīng)沒有采用推出的數(shù)碼相機中都已經(jīng)沒有采用SMSM存儲卡的產(chǎn)存儲卡的產(chǎn)品了。品了。 電子存儲器電子存儲器 xDxD卡介紹卡介紹xDxD卡全稱為卡全稱為XD-PICTURE CARDXD-PICTURE

52、 CARD，是由富士和奧，是由富士和奧林巴斯聯(lián)合推出的專為數(shù)碼相機使用的小型存儲林巴斯聯(lián)合推出的專為數(shù)碼相機使用的小型存儲卡?？āDxD取自于取自于“Extreme DigitalExtreme Digital”，是，是“極限數(shù)極限數(shù)字字”的意思的意思 電子存儲器電子存儲器 xDxD卡特點卡特點 袖珍的外形尺寸，為20mm25mm1.7mm，約為2克重 優(yōu)秀的兼容性，采用單面18針接口，配合各式的讀卡器，可以方便地與個人電腦連接 存儲容量大，其理論的最大容量可達8GB電子存儲器電子存儲器xDxD卡缺點卡缺點 奧林巴斯雖然在數(shù)碼單反機型中支持奧林巴斯雖然在數(shù)碼單反機型中支持CFCF卡，但是卡，

53、但是DCDC產(chǎn)品中幾乎全系列采用產(chǎn)品中幾乎全系列采用xDxD卡。剛開始卡。剛開始xDxD卡具有一卡具有一定程度上的優(yōu)勢，但是隨著其它類型存儲卡的發(fā)展，定程度上的優(yōu)勢，但是隨著其它類型存儲卡的發(fā)展，在速度、容量以及價格的競爭下，在速度、容量以及價格的競爭下，xDxD卡已經(jīng)明顯沒卡已經(jīng)明顯沒有了優(yōu)勢，有時候甚至在市場上難以找到一個有了優(yōu)勢，有時候甚至在市場上難以找到一個xDxD卡卡的讀卡器。在這樣的情況下，消費者在選擇相機時，的讀卡器。在這樣的情況下，消費者在選擇相機時，必然會考慮存儲介質(zhì)的問題。所以必然會考慮存儲介質(zhì)的問題。所以xDxD卡目前也逐步卡目前也逐步淡出了存儲卡市場淡出了存儲卡市場 電子存儲器電子存儲器Memory stickMemory stick介紹介紹 19971997年年7 7月月SonySony宣布開發(fā)宣布開發(fā)Memory StickMemory Stick，即記憶，即記憶棒。棒。Memory StickMemory Stick被很多人稱