嵌入式系统中的存储器

《嵌入式系统中的存储器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式系统中的存储器（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第5章 嵌入式系统存储器 （上）存储器基本概念n计算机是能按照指令对各种数据进行自动加 工处理的电子设备n存储器是计算机必不可少的组成部分n存储器内部存储器和外部存储器 n内存是电路板上的半导体存储器件n外存则包括硬盘、光盘、U盘、电子盘及各 类存储卡 计算机存储系统结构PC中的内存储器DSP的协处理器应用基于DM642的嵌入式DVR系统8051单片机结构基于GX处理器的嵌入式系统结构 基于FIC8120单通道DVR系统 ARM9实例S3C2410ARM9核心板CPU + 存储器（flash，SDRAM）驰为S800P MP4播放器中的存储器 华芯飞JZ4740 主频为400MHz RM/RM

2、VB/AVI/FLV/MPG/MPEG /DAT/3GP/ASF/DAT/MOV/MP4 130万像素 锂电池 K9LAG08UOM 2GB NAND FLASH2片K4S641632 合计16MBUSB SD卡 内部存储器分类方法n按接口：串行、并行n按端口：单端口、双端口n按掉电信息是否保留：易失性存储器、非 易失性存储器内部存储器类型SRAM静态随机访问存储器SRAM(Static RAM、静态RAM)n速度快n功耗大n价格贵n集成度低n不需要刷新 n应用：CACHE嵌入式系统位宽为8的20x20存储矩阵 SRAM原理结构(IDT7164)地 址数 据控 制IDT7164引脚信号分配及功

3、能 引脚编编号信号名功能210、21、2325A0A1213位地址信号，可寻寻址8192个存储单储单 元1113、1519D0D78位数据输输出/输输出信号20CS1#低有效片选选信号26CS2高有效片选选信号27WE#低有效写使能信号22OE#低有效输输出使能信号14GND信号地28Vcc+5V电电源SRAM读时序(IDT7164)SRAM写时序(IDT7164)应用中的SRAM单片机SRAMDPRAM双端口RAMDPRAM基本概念nDPRAM有两套相互独立的地址、数据、控制 信号n通过两套信号，两个CPU可同时对DPRAM进 行读写n但是，两个CPU不能同时“写”或同时“读/写”同 一个存

4、储单元nDPRAM内部有相应的功能设计，避免出现读 写冲突DPRAM应用示意图双端口存储器应用实例主控单 片机双端口存储器 用于单片机与DSP通信视频编 码DSPDPRAM实例IDT7007nIDT(Integrated Device Technology)产品n内存容量为32Kx8n5V工作电压n分军品级、工业级和商业级n可通过多片级连扩展到16位或更多IDT7007内部结构左数据D0D8左地址： A0A14右数据D0D8右地址： A0A14左右semaphoresemaphoreIDT7007信号意义信号名功能 左端口右端口 CEL#CER#片选选信号。 R/WL#R/WR#读读写使能信号

5、，高电电平为读为读 操作、低电电平为为写操作。 OEL#OER#数据输输出使能信号。A0L A14LA0R A14R地址信号，15位地址可寻寻址32K存储单储单 元。D0LD7LD0RD7R8位数据输输入/输输出信号。 SEML#SEMR#信号灯使能，读读写信号灯标标志位的选选通信号。 INTL#INTR#中断输输出信号。 BUSYL#BUSYR#BUSY标标志信号，表示两端口同时读时读 写同一单单元产产生冲突 。 M/S主、从器件选择选择 ，用于多片IDT7007的级连级连 。 VCC+5V电电源。 GND信号地。IDT7007读写冲突 n两个处理器同时写同一个存储单元n对同一个存储单元，一

6、个端口在读（写），同时 另一个端口要写（读）n冲突发生时，仲裁逻辑允许先产生读写操作的一 方优先完成操作，同时将另一端口的BUSY#信号 设置为有效，并在片内禁止其对该存储单元的写 操作 IDT7007端口仲裁逻辑工作方式 输输入输输出功能说说明CEL#CER#A0LA14L A0RA14RBUSYL#BUSYR#任意任意两个端口地址不匹配HH正常访问访问H任意两个端口地址匹配HH正常访问访问任意H两个端口地址匹配HH正常访问访问LL两个端口地址匹配后发发起读读写的端口为为“L”BUSY端口禁止写IDT7007的BUSY#信号的应用nBUSY#信号用于防止DPRAM的两个端口同时“写” 或“读

7、/写”同一个存储单元n并不是每个系统都要用BUSY#信号，如用信号灯双端口RAMCPUACPU BWAITWAITBL#BR#IDT7007的硬件信号灯 (Semaphore)n信号灯是指DPRAM中几个可寻址的特殊状态位nIDT7007有8个信号灯nDPRAM常用于两个处理器之间的通讯，不同处理 器之间需要有任务协调机制，避免抢占公共资源 时出现冲突，这是信号灯功能n两个处理器用一个信号灯作为共享存储区的占用 标志n硬件信号灯不直接控制芯片的工作，只为软件提 供支持IDT7007信号灯状态变化序列例子左边右边端口操作IDT7007的信号灯原理IDT7007的信号灯访问n专门的选择信号SEML

8、#和SEMR#n用A0、A1、A2三个最低地址寻址8个信号灯n状态用D0送出或读取双端口RAMCPUACPU BD0D0D0LD0RCSnCSnSEML#SEMR#WE#WE#WEL#WER#A0A2A0A2A0LA2LA0LA2LIDT7007的中断信号n通过IDT7007，两个端口上的CPU可以相互给对方发出 中断请求，也可以清除对方的中断n左端口写0X7FFF，INTR#产生中断；右端口读0X7FFF ，清除INTR#n右端口写0X7FFE，INTL#产生中断；左端口读0X7FFE ，清除INTL#n两个地址的值用户定义，不用中断时是普通的RAM单元双端口RAMCPUACPU BINT#

9、INT#INTL#INTR#IDT7007的中断信号的产生左右IDT7007位宽扩展课后阅读：nIDT7007数据手册SDRAM同步动态随机访问存储器驰为S800P MP4播放器中的存储器 华芯飞JZ4740 主频为400MHz RM/RMVB/AVI/FLV/MPG/MPEG /DAT/3GP/ASF/DAT/MOV/MP4 130万像素 锂电池 K9LAG08UOM 2GB NAND FLASH2片K4S641632 合计16MBUSB SD卡 纸币图像识别TMS320DM6437DDR-IICPLDA/DSRAM电源JTAGFlashCISDRAM基本概念n动态RAM利用 MOS管栅极寄

10、生电 容存储信息n电容的充电、放电 、泄露、补充是一 个动态的过程，即 动态随机存储器n定期给电容补充电 荷的过程(2ms)， 即DRAM的刷新nDRAM需要专门的 控制器DRAM的发展nDRAMnFPM DRAMnEDO DRAMnSDRAMnDDR SDRAMnDDRII SDRAMnDDRIII SDRAMSDRAM基本概念nSDRAM需要动态刷新 nSDRAM在时钟同步下工作nSDRAM一次读写的数据位数称为位宽nSDRAM用于组成系统的主存储器系统，根据系统 存储总线的位宽和芯片的位宽，可能需要1、2、 4、8片SDRAMnSDRAM容量大，采用行、列地址复用的方式寻址 内部的存储阵

11、列nSDRAM内部一般分为多个BANK，对应有BA信 号实现BANK的选择Synchronous DRAMSDRAM内部结构(4Mx16bits)MR寄存器4个BANK数据接口行/列地址控制信号BANK选择SDRAM信号分配SDRAM信号意义信号类类型功能 An输输入信号SDRAM行列地址。 BA0、BA1输输入信号Bank选择选择 信号。 CLK输输入信号SDRAM工作时钟时钟 ，其它信号都在CLK的上升沿被采样样。CLKE输输入信号时钟时钟 使能，高电电平时时激活时钟时钟 ，低电电平时时使时钟时钟 无效。RAS#输输入信号行地址选选通信号。 CS#输输入信号片选选信号。 CAS#输输入信号

12、列地址选选通信号。 WE#输输入信号写使能选选通信号。DQM、DQML/H输输入信号数据线线掩码码信号，高有效。DQn数据输输入/出数据输输入（写操作）、输输出（读读操作）信号。 NC空闲闲引脚在片内无电电路连连接，引脚的外部状态对态对 芯片工作无影响 。 Vcc、Vss电电源引脚为为片内核心电电路供电电。 VccQ、VssQ电电源引脚为为数据缓缓冲器供电电。SDRAM接口控制器 SDRAM控制命令命令类类型CS#RAS#CAS#WE#DQM地址线线无操作HXXXXXLHHHXX行有效（激活Bank的某行）LLHHXBank/行地址列有效与读读命令LHLHL/HBank/列地址列有效与写命令L

13、HLLL/HBank/列地址突发传输终发传输终 止命令LHHLXX模式寄存器设设置命令LLLLX寄存器值值SDRAM的初始化nSDRAM芯片内部有一个工作模式寄存器（MR， Mode Register）nMR决定芯片的工作模式nMR的设置由软件（如BIOS）通过SDRAM控制器 完成nMR设置时，由SDRAM控制器发出“模式寄存器加 载命令”，操作码由地址线发出模式寄存器(MR)的设置SDRAM行有效命令时序n在寻址BANK 中的某个存储 单元时，首先 确定行，使之 处于活动状态 ，然后再确定 列，并执行相 关读写操作n参考“行有效” 命令SDRAM列读写命令时序n读（写）命令 与列地址一起

14、发出n参考SDRAM “读取”“写入” 命令SDRAM的tRCD参数n发送列读写命令时必须与行有效命令之间保持的 间隔，即RAS to CAS DelaySDRAM读操作时的数据输出n对读操作，选定列地址后，数据输出到数据线上 有一个延迟，即CAS Latency(CAS潜伏期)SDRAM突发读操作时序 嵌入式系统实例系统结构CPUFIC8120ARM+MPEG视频A/D硬盘网络SDRAMFlashW9825164Mx4x16W 9 8 2 5 1 6嵌入式系统实例CPU端电路32位数据行列地址控制信号Row address: A0A12 Column address: A0A8嵌入式系统实例SDRAM(16Mx16)课后阅读：n阅读W982516数据手册思考nSRAM有什么特点？在嵌入式系统中常用于什么场合？n相对于PC的内存储器件，嵌入式系统的内存储器有哪些特 点？n什么是双端口存储器（DPRAM）？在嵌入式系统中常用于 什么用途？nDPRAM的硬件信号灯是什么？有什么作用？以IDT7007芯 片为例，画图说明信号灯的实现原理，并解释为什么这样的 信号灯能发挥作用？n以IDT7007芯片为例，说明DPRAM有哪些方法避免不同端 口上的处理器同时访问DPRAM时产生冲突？n若SDRAM存储芯片，行地址13根，列地址9根，有4个Bank ，数据宽度为16位，则该芯片的容量是多少？