第三章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

第三章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類如圖3－1所示

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器ROMFLASHMemoryRAM可編程ＲＯＭ掩模ＲＯＭ可擦除ＲＯＭ紫外線擦除ＥＰＲＯＭ電擦除ＥＥＰＲＯＭＭＯＳRＡM雙極型RＡM靜態(tài)ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）動(dòng)態(tài)ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）集成ＲＡＭ（ＩＲＡＭ）圖3－1第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.1.3常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及其結(jié)構(gòu)

（2）ＳＲＡＭ的芯片結(jié)構(gòu)

下面以ＳＲＡＭ6116（2Ｋ×8b）為例說(shuō)明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律

①存儲(chǔ)矩陣。這是存儲(chǔ)器芯片的主體。位存儲(chǔ)電路是以矩陣形式排列的②矩陣譯碼。對(duì)于容量為2ＫＢ的存儲(chǔ)器芯片，需要有11根地址線才能分辨到每一位電路(字節(jié)B)③數(shù)據(jù)緩沖。存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線都是掛接在ＣＰＵ的數(shù)據(jù)總線上的④數(shù)據(jù)輸入／輸出控制。這一部分電路用于控制存儲(chǔ)器的讀寫操作第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四ＳＲＡＭ６１１６芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四ＳＲＡＭ的寫周期

寫周期規(guī)定了把數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器內(nèi)部過(guò)程中各控制信號(hào)和地址信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系6116寫周期時(shí)序如圖3－5所示圖3－56116寫周期時(shí)序第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四ＳＲＡＭ的讀周期

讀周期則規(guī)定了把存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)總線過(guò)程中各控制信號(hào)和地址信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系．6116讀周期時(shí)序如圖3－6所示圖3－66116讀周期時(shí)序第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.ＤＲＡＭ

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器ＤＲＡＭ是靠ＭＯＳ器件柵漏極間的電荷充放電存儲(chǔ)信息的（電荷積累為1，電荷泄漏為0）.最簡(jiǎn)單的ＤＲＡＭ位電路可由單個(gè)ＭＯＳ管構(gòu)成。圖3－7所示為一個(gè)ＮＭＯＳ單管動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路。數(shù)據(jù)以電荷積累形式直接存入存儲(chǔ)電容ＣＳ上。單管Ｔ用作開(kāi)關(guān)，行選線為高電平時(shí)Ｔ導(dǎo)通位選擇線ＣＤＴＣＳ數(shù)據(jù)線Ｄ第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四ＤＲＡＭ的刷新所謂ＤＲＡＭ的刷新，就是在2ｍｓ時(shí)間內(nèi)將芯片內(nèi)部的全部存儲(chǔ)電路刷新一遍。刷新過(guò)程與存儲(chǔ)器讀寫過(guò)程類似：先讀出存儲(chǔ)單元的信息，然后再重新寫回該單元去，但數(shù)據(jù)不向ＣＰＵ傳送。刷新是按行進(jìn)行的，在一個(gè)刷新周期內(nèi)對(duì)一行的所有存儲(chǔ)電路都刷新一遍。對(duì)于2164來(lái)說(shuō)，刷新時(shí)地址信號(hào)Ａ7不用，刷新行地址只由Ａ0～Ａ6組成，4個(gè)128×128陣列同時(shí)被刷新，整個(gè)器件刷新一遍，讀寫次數(shù)為128次。刷新行地址通常是由ＣＰＵ提供的第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、ＲＯＭ

1.紫外線擦除的ＥＰＲＯＭ這種器件的基本存儲(chǔ)電路由一個(gè)浮柵雪崩注入ＭＯＳ（簡(jiǎn)稱ＦＡＭＯＳ）管和一個(gè)普通ＭＯＳ管組成，如圖3－10所示。其中ＦＡＭＯＳ管作為存儲(chǔ)器件用，另一個(gè)普通ＭＯＳ管作為地址選擇用。ＭＯＳ管的柵極受字線（或行線）控制，漏極接位線并經(jīng)負(fù)載管到電源

＋ＶＣＣ字線圖３－１０Ｐ溝道ＥＰＲＯＭ位電路圖位線ＦＡＭＯＳ第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四ＥＰＲＯＭ２７１２８

芯片結(jié)構(gòu)及其操作方式

27128是高速高集成度的ＥＰＲＯＭ。27128共有128Ｋb，組成16Ｋ×8b矩陣，14條地址線經(jīng)譯碼可以選中其中任一單元（字節(jié)）。27128的結(jié)構(gòu)框圖如圖3－12所示

圖3－1227128的結(jié)構(gòu)框圖第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四EPROM27128的操作方式

27128操作方式選擇見(jiàn)表3－3２７１２８讀VILVILVccVIHDout備用VIH任意Vcc任意高阻編程VILVIH25vＤin編程校驗(yàn)VILVIL25vVIHDout編程禁止vIH任意25vVIH高阻第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.電擦除可編程EEPROM

（或E2PROM）

它的某些型號(hào)（型號(hào)后帶有后綴Ａ）編程和擦除可在普通電壓下（＋5Ｖ）進(jìn)行，無(wú)須外加編程電壓和寫入脈沖ＰＧＭ。目前EEPROM芯片主要有Intel28XX系列,其性能見(jiàn)表3－5

引腳芯片工作方式

___CE___OE___WE_____RDY/BUSYI/O2816A讀VILVILVIHDOUT維持VIHXX高阻字節(jié)擦除VILVIHVILDIN=DIH字節(jié)寫入VILVIHVILDIN全片擦除VIL+10~+15VVILDIN=DIH第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.2單片機(jī)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

3.2.1單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器概念

單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器包括擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。這兩種擴(kuò)展其實(shí)質(zhì)都是根據(jù)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尋址能力，把不超過(guò)64ＫＢ的ＲＡＭ和ＲＯＭ存儲(chǔ)器芯片按照一定規(guī)律連接到單片機(jī)的外部電路上去，作為單片機(jī)的片外存儲(chǔ)器:單片機(jī)外接程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以采用兩種編址方法：一種是ＲＯＭ與ＲＡＭ各自獨(dú)立編址，兩者最大編址空間均為64ＫＢ。但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間有一部分要被單片機(jī)擴(kuò)展的外部設(shè)備（Ｉ／Ｏ端口）所占用。另一種是ＲＯＭ、ＲＡＭ及其他擴(kuò)展的Ｉ／Ｏ器件統(tǒng)一編址，其總地址空間為64ＫＢ

第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.2.2擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的一般方法

圖3－14單片機(jī)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路

第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.2.3存儲(chǔ)器地址編碼

存儲(chǔ)器芯片在系統(tǒng)中的地址分布是由兩個(gè)因素決定:第一個(gè)因素是芯片本身的地址線（它與芯片的容量有關(guān)）。第二個(gè)因素：芯片選中信號(hào)/ＣＳ（或/ＣＥ）的獲得方式

第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.2.4單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的譯碼方法一、線選法:

1.一線二用:用一根地址線選擇兩塊芯片

2.一線一選:用一根地址線選擇一塊芯片，多少根地址線選擇多少塊芯片圖3－16中各塊芯片的地址分布是：Ａ15Ａ14Ａ13Ａ12…Ａ0十六進(jìn)制地址2764（0）0（0）0…01…10000Ｈ…1ＦＦＦＨＡ15Ａ14Ａ13Ａ12…Ａ0十六進(jìn)制地址6264（1）0(1)(0)0…01…14000Ｈ…5ＦＦＦＨ6264（2）1(1)(0)0…01…1Ｃ000Ｈ…ＤＦＦＦＨ第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、地址譯碼器連接圖3-2074LS138連接的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖3－20存儲(chǔ)器地址分布表

控制端(/G2A,/G2B)譯碼器輸入A15,A14,A13譯碼器輸出選中器件地址分布00000/Y0271280000H~1FFFH00001/Y16264(3)2000H~3FFFH00010/Y26264(2)4000H~5FFFH00011/Y36264(1)6000H~7FFFH第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.3閃存及其應(yīng)用

3.3.1閃存電路與器件

一、單元電路閃存單元電路如圖3-21所示圖3-21閃存單元電路第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、閃存器件

AM28F256的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-23所示圖3-23第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.3.2閃存應(yīng)用

AM28F256的讀、擦除和編程的操作命令見(jiàn)表3-8

操作命令第一條cpu指令第二條CPU指令指令類型地址數(shù)據(jù)類型地址數(shù)據(jù)讀存儲(chǔ)單元寫Ｘ00/FFH讀存儲(chǔ)單元地址讀出的數(shù)據(jù)啟動(dòng)擦除／擦除寫Ｘ20H寫X20H擦除校驗(yàn)寫被校驗(yàn)單元地址A0H讀X被校驗(yàn)單位讀出的數(shù)據(jù)啟動(dòng)編程／編程寫Ｘ40H寫寫入單元地址要寫入的數(shù)據(jù)編程校驗(yàn)寫ＸC0H讀X編程單位讀出數(shù)據(jù)復(fù)位寫ＸFFH寫XFFH第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.4外部存儲(chǔ)器的操作時(shí)序

3.4.1外部程序存儲(chǔ)器操作時(shí)序

不執(zhí)行ＭＯＶＸ指令,時(shí)序如圖3－25（ａ）所示.

執(zhí)行ＭＯＶＸ指令,時(shí)序如圖3－25（ｂ）所示第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.4.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作時(shí)序

外部ＲＡＭ讀周期時(shí)序如圖3－26所示

圖3－26外部ＲＡＭ讀周期時(shí)序第二十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四外部ＲＡＭ寫周期時(shí)序

圖3－27外部ＲＡＭ寫周期時(shí)序

第二十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.5存儲(chǔ)器的若干實(shí)用技術(shù)