記憶器類型

(1)

林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 9.1

記憶器類型

記憶器元件主要分成：

• RAM (Random Access Memory)

• SRAM (static RAM，靜態隨意存取記憶器)

• DRAM (dynamic RAM，動態隨意存取記憶器)

• ROM (Read Only Memory)

• ROM

• PROM (programmable ROM)

• EPROM (erasable programmable ROM)

• EEPROM (electrically erasable programmable ROM)

• Flash Memory

微算機基本原理與應用第9章記憶器元件與應用

三種EPROM的特性比較

元件種類 UV-EPROM EEPROM 快閃記憶器

基本記憶單元大小 1.0 3.0 1.0 ~ 1.2

資料規劃方式熱電子注入穿透效應熱電子注入

資料清除方式紫外光穿透效應穿透效應

資料清除時間 20 分鐘 5 ms 1 s

最小清除資料量整個記憶器位元組整個記憶器(或區段)

資料寫入時間(每個記憶單元) < 100 µs 5 ms 5 ms 資料讀取時間約 100 ns 約 35 ns 約 100 ns

(2)

UV-EPROM與EEPROM/快閃記憶器的基本記憶單元結構

CG

FG

(a) UV-EPROM(FAMOS)

CG

FG

S D

(b) EEPROM(FLOTOX)

CG FG

(c) 快閃記憶器(ETOX II) D D

S S

熱電子注入

熱電子穿透效應注入

穿透效應紫外光穿透效應

記憶器容量擴充例

A0

A5

D0 D3

64×4 CS D0D1D2D3 A0A1A2A3A4A5

CS0

ROM 0 ROM 1 ROM 2 ROM 3

(3)

記憶器語句寬度擴充例

A0

A5

D0 D3

CS D7

記憶器容量與語句寬度同時擴充例

A0

A5

D0

CS0 D7

CS1

ROM 0 ROM 1 ROM 2 ROM 3

(4)

記憶器位址解碼原理

• 位址解碼

• 依據系統空間(CPU可以直接存取的所有空間)與元件(或裝置)實際所欲擁有的空間的映成關係分成：

• 部分位址解碼

• 完全解碼

• 區段位址解碼

部分位址解碼 ---例題9.3-1解碼電路

A9 A8 A7 A6 十六進制控制信號 0 0 0 0 0 _CS0 = A9 + A6 0 0 1 1 3 _CS1 = A9 +A7 0 1 0 1 5 _CS2 = A9 +A8 1 0 1 1 B _CS3 =A9+ A8

1 1 0 1 D _A9+ A7

1 1 1 0 E _A9+ A6

(5)

完全位址解碼 ---例題9.1-2解碼電

0 V A6 A7 A8

A9

CS1 CS2 CS3 Y0

Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A

B C

G2A G2B G1

S N 7 4 L S 1 3 8

CS0 (0000xxxxxx) (0001xxxxxx) (0010xxxxxx) (0011xxxxxx) (0100xxxxxx) (0101xxxxxx) (0110xxxxxx) (0111xxxxxx) +5 V

區段位址解碼 ---例題9.3-3解碼電路

CS1 CS2 CS3

CS0 (000000xxxxxx) (000001xxxxxx) (000010xxxxxx) (000011xxxxxx) (000100xxxxxx) (000101xxxxxx) (000110xxxxxx) (000111xxxxxx) +5 V

A6 A7 A8

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A B C

G2A

G2B

G1

SN74LS138

0 V

0 V A9 A10 A11

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A B C

G2A

G2B

G1

SN74LS138

0 V

(000xxxxxxxxx)

+5 V

(6)

位址解碼電路設計

• 位址解碼電路的設計方法一般可以分成下列數種：

• 固定位址解碼

• 開關選擇位址解碼

• PROM位址解碼

• PAL位址解碼

固定位址解碼 --例題9.3-4位址解碼電路

A13

A15

CS 0000H~1FFFH A14

(7)

固定位址解碼 --例題9.3-5位址解碼電路

G1 _G2A _G2B C(A15) B(A14) A(A13) 位址區

1 0 0 0 0 0 0000H ~ 1FFFH

1 0 0 0 0 1 2000H ~ 3FFFH

1 0 0 0 1 0 4000H ~ 5FFFH

1 0 0 0 1 1 6000H ~ 7FFFH

1 0 0 1 0 0 8000H ~ 9FFFH

1 0 0 1 0 1 A000H ~ BFFFH

1 0 0 1 1 0 C000H ~ DFFFH

1 0 0 1 1 1 E000H ~ FFFFH

固定位址解碼 --例題9.3-5位址解碼電路

A13 A14 A15

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A

B C

G2A G2B G1

S N 7 4 L S 1 3 8

CS0

(0000H ~ 1FFFH) (2000H ~ 3FFFH) (4000H ~ 5FFFH) (6000H ~ 7FFFH) (8000H ~ 9FFFH) (A000H ~ BFFFH) (C000H ~ DFFFH) (E000H ~ FFFFH) 0 V

0 V 5 V

CS1 CS2 CS3

CS4 CS5 CS6 CS7

(8)

開關選擇位址解碼電路

A0 A1 A2

SN74LS85 A3

B0 B1 B2 B3 A = B

A < B

A > B A = B CE (晶片致能) +5 V

2.2 k×4

+5 V 2.2 k DIP開關

A12 A13 A14 A15

PROM位址解碼

PROM 輸入 PROM 輸出

A15 A14 A13 A12 O3 O2 O1 O0 位址區域 0 0 0 0 1 1 1 0 0000H ~ 0FFFH 1 1 0 0 1 1 0 1 C000H ~ CFFFH 1 1 0 1 1 0 1 1 D000H ~ DFFFH 1 1 1 1 0 1 1 1 F000H ~ FFFFH

其它組合 1 1 1 1 未用

(9)

PROM位址解碼

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A12 CS0

A13 A14 A15

A8

+5 V

2.2 k×4

CS1 CS2 CS3 O0

O1 O2 O3

CE2 +5 V

CE3

CE0 CE1 512× PROM8

PAL位址解碼

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 A12 CS0

A13 A14 A15

I9

CS1 CS2 CS3 O1

O2 O3 O4

16L8

(10)

典型的SRAM元件 (6264/62256)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

19 18 17 16 15 24 23 22 21 20 28 27 26 25

6264 NC

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2

GND D3

D4 D5 D6 D7 A10 CE1 OE A11 A9 A8 CE2 Vcc WE

D3 D4 D5 D6 D7 A10 CE OE A11 A9 A8 A13 Vcc WE A14

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

62256 62256 6264

WE CE ^OE

x 1 x

動作模式 Dn

未選取高阻抗

1 0 1 輸出抑制高阻抗

1 0 0 讀取資料輸出

0 0 1 寫入資料輸入

0 0 0 寫入資料輸入

註：在6264中假設CE2與的信號互為反相

CE1

6264/62256 SRAM讀取時序(6264的CE2假設接於高電位或是與CE反相)

t_RC

t_OH

t_CHZ

t_OHZ t_AA

t_OE t_AC 位址

CE

OE

高阻抗

(11)

6264/62256 SRAM元件讀取時序的參數值

HM6264B-10L MCM60L256A-C

符號參數

最小值最大值最小值最大值

t_RC 讀取週期時間 100 ns - 100 ns -

t_AA 位址存取時間 - 100 ns - 100 ns

t_AC CE存取時間 - 100 ns - 100 ns

t_OE OE存取時間 - 50 ns - 50 ns

t_OH 由位址改變起算的輸出持住時間 10 ns - 10 ns - t_CLZ 由CE啟動到輸出不為高阻抗的時間 10 ns - 10 ns - t_OLZ 由OE啟動到輸出不為高阻抗的時間 5 ns - 5 ns - t_CHZ 由CE不啟動到輸出為高阻抗的時間 0 ns 35 ns 0 ns 35 ns t_OHZ 由OE不啟動到輸出為高阻抗的時間 0 ns 35 ns 0 ns 35 ns

6264/62256 SRAM元件寫入時序

t_WC

t_DH t_AW

t_AS

t_WP CE

WE

成立的資料 t_WHZ

t_WR t_CW

t_DS

t_WLZ 資料輸出高阻抗高阻抗

資料輸入位址

WE ^控制方式

(12)

6264/62256 SRAM元件寫入時序

t_WC

t_DH t_AW

t_AS CE

成立的資料 t_WR

t_DS t_WP WE

t_CW

高阻抗位址

資料輸入

資料輸出

CE 控制方式

6264/62256 SRAM元件寫入時序的參數值

HM6264B-10L MCM60L256A-C

符號參數最小值最大值最小值最大值

t_WC 寫入週期時間 100 ns - 100 ns -

t_AS 位址設定時間 0 ns - 0 ns -

t_AW 位址成立到寫入週期結束的時間 80 ns - 80 ns -

t_WP 寫入脈波寬度 60 ns - 60 ns -

tDS 資料設定時間 40 ns - 35 ns -

t_DH 資料持住時間 0 ns - 0 ns -

t_OHZ 由OE不啟動到輸出為高阻抗的時間 0 ns 35 ns 0 ns 35 ns t_WHZ WE啟動到輸出為高阻抗的時間 0 ns 35 ns 0 ns 25 ns

(13)

EPROM (27C系列) 接腳分佈圖

Vpp A12

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

27C64 27C128 Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

27C256

27C512 27C64

D3 D4 D5 D6 D7 A10

CE OE A11 A9 A8 NC Vcc PGM

D3 D4 D5 D6 D7 A10 CE OE A11 A9 A8 A13 Vcc

27C256

D3 D4 D5 D6 D7 A10 CE A11 A9 A8 A13 Vcc 27C512 27C128

A14

OE /Vpp

PGM A14

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

16 15

19 18 17 24 23 22 21 20 28 27 26 25 29 30 31 32

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

19 18 17 16 15 24 23 22 21 20 28 27 26 25

27C010 27C020

A14 NC PGM

A14 A17 PGM 27C010

27C020 Vpp

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15 A16 Vpp

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15 A16

27C系列EPROM元件的各種操作模式

模式 _CE OE / V_PP A9 A0 ^VCC 輸出

讀取 0 0 x x ^VCC D_OUT

輸出抑制 0 1 x x ^VCC 高阻抗

備用 1 x x x ^VCC 高阻抗

規劃 0 ^VPP x x V_CP D_IN

規劃驗證 0 0 x x ^VCP D_OUT

規劃禁止 1 ^VPP x x ^VCP 高阻抗

廠商碼 0 0 ^VID 0 ^VCC 廠商碼

讀取元件

識別碼元件碼 0 0 ^VID 1 ^VCC 元件碼

(14)

典型的EPROM元件資料讀取時序圖

t_OH t_CE

位址

成立的資料

t_DF

OE t_OE

資料輸出 CE

t_AA

成立的位址

27C256的時序參數值

27C256-120V10 27C256-150V10 27C256-200V10

符號參數

最小值最大值最小值最大值最小值最大值

t_AA 位址到輸出延遲 120 ns 150 ns 200 ns

t_CE CE到輸出延遲 120 ns 150 ns 200 ns

t_OE OE到輸出延遲 55 ns 60 ns 75 ns

t_DF OE不啟動到輸出為高阻抗 0 ns 30 ns 0 ns 50 ns 0 ns 55 ns

t_OH 輸出資料持住時間 0 ns 0 ns 0 ns

(15)

快閃記憶器(28系列)元件接腳分佈圖

28x512 28x010 28x040

NC

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15

NC NC

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15 A16 A18

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A15 A16

28x512 28x010 28x040

A14 NC WE

A14 A17 WE 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

16 15

19 18 17 24 23 22 21 20 28 27 26 25 29 30 31 32

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

19 18 17 16 15 24 23 22 21 20 28 27 26 25 NC

A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND A14 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

28x64

28x256 28x64

D3 D4 D5 D6 D7 A10 CE1 OE A11 A9 A8 NC Vcc WE

D3 D4 D5 D6 D7 A10 CE OE A11 A9 A8 A13 Vcc WE 28x256

典型的快閃記憶器資料讀取時序圖

tOH

t_CE

tHZ

OE t_OE

CE

t_AA

資料輸出成立的資料

成立的位址位址

t_RC

t_OLZ

成立的資料成立的位址

tOHZ

tLZ

WE VIH

(16)

X28HC256的讀取時序參數值

X28HC256-70 X28HC256-90 X28HC256-12

符號參數

最小值最大值最小值最大值最小值最大值

t_RC 讀取週期時間 70 ns 90 ns 120 ns

t_AA 位址存取時間 70 ns 90 ns 120 ns

t_CE CE存取時間 70 ns 90 ns 120 ns

t_OE OE存取時間 35 ns 40 ns 50 ns

t_LZ CE啟動到輸出啟動 0 ns 0 ns 0 ns t_OLZ OE啟動到輸出啟動 0 ns 0 ns 0 ns t_HZ CE不啟動到輸出為高阻抗 35 ns 40 ns 50 ns t_OHZ OE不啟動到輸出為高阻抗 35 ns 40 ns 50 ns

t_OH 輸出資料持住時間 0 ns 0 ns 0 ns

X28HC256快閃記憶器寫入時序

t_WC

t_DH t_AS

t_WP CE

WE

t_CH

t_OES

t_DS OE

資料輸入位址

t_AH t_CS

成立的資料 t_OEH

(17)

X28HC256快閃記憶器寫入時序

t_WC

t_DH t_AS

t_OES

t_DS OE

資料輸入

資料輸出高阻抗

位址

t_AH

成立的資料 t_OEH

WE t_CS t_CH

t_CW CE

CE 控制方式

X28HC256的寫入時序參數值

符號參數最小值最大值

t_WC 寫入週期時間 3 ms 5 ms

t_AS 位址設定時間 0 ns -

t_AH 位址持住時間 50 ns -

t_CS 寫入設定時間 0 ns -

tCH 寫入持住時間 0 ns -

t_CW CE脈波寬度 50 ns -

tOES OE不啟動設定時間 0 ns -

t_OEH OE不啟動持住時間 0 ns -

tWP WE脈波寬度 50 ns -

t_WPH WE脈波為高電位的時間 50 ns -

t_DV 資料成立時間 - 1 µs

t_DS 資料設定時間 50 ns -

tDH 資料持住時間 0 ns -

tBLC 位元組載入時間 150 ns 100 µs

(18)

X28HC256快閃記憶器頁區寫入時序

t_WPH t_BLC OE

位址

t_WP

WE CE

位元組0 位元組1 位元組n 位元組n+1

資料

t_WC

MCS-51與記憶器界接

常用的組合有下列數種：

1. 內部程式記憶器與內部資料記憶器 2. 內部程式記憶器與外部資料記憶器 3. 外部程式記憶器與外部資料記憶器

4. 內部程式記憶器與外部資料記憶器及外部程式記憶器

(19)

MCS-51與6264元件界接

XTAL1

XTAL2

PSEN PSEN RST 30pF

30pF 12 MHz

19

18

9

29 Reset

8.2 K 100 10µF

40_V CC

P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3P1.2 P1.1 P1.0 8 7 6 5 43 2 1

20 GND 31EA

RD WR P2.7P2.6 P2.5 P2.4 P2.3P2.2 P2.1 P2.0

D D D DD D D D

Q Q Q QQ Q Q Q G

OE 11 1314

8 177 18 4 3

1 25 19 1669 15 12

74LS373

ALE

P3.7 P3.6 17 16 28 27 26 25 24 23 2221

30

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3P0.2 P0.1 P0.0 32 33 34 35 36 3738 39

D7 D6 D5D4 D3D2 D1 D0 A7 A6A5 A4 A3A2 A1 A0 A15 A14A13 A12 A11A10 A9 A8

P3.1 P3.0 P3.5 P3.4 P3.3P3.211

10 15 14 13 12

A BC

G1GND Y0

G2A 16

2 3

4 56 874LS13810111213141579

Y1Y2 Y3 Y4Y5 Y6 Y7 G2B 1

VCC

CE1 CE2

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 OE WE

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 12 13 15 16 17 18 19 10

9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 22 27 26 20

VCC 28

GND 14 MCS-51

6264

MCS-51與X28HC256元件的界接

XTAL1

XTAL2

PSEN PSEN RST

30pF

30pF 12 MHz

19

18

9

Reset 8.2 K 100 10µF

40_V CC

P1.7 P1.6P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1P1.0 8 76 5 4 3 21 31EA

P2.7 P2.6 P2.5P2.4 P2.3 P2.2 P2.1P2.0

D D DD D D D D

Q Q QQ Q Q Q Q G

OE 11 13 148 7 17 18 4 3

1 2 5 19 1669 15 12

74LS373

ALE

P3.7 P3.6 17 16 28 2726 25 24 23 22 21 30

P0.7 P0.6 P0.4P0.5 P0.3 P0.1P0.2 P0.0 32 3334 35 36 37 3839

D7 D6D5 D4 D3 D1D2 D0 A7 A6 A4A5 A3 A2 A1A0 A15 A14 A13A12 A11 A10 A9 A8

P3.1 P3.5P3.4 P3.3 P3.211

10 15 1413 12

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

OE WE

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 12 13 15 16 17 18 19 10

9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2

22 27 20

VCC 28

GND 14 MCS-51

X28HC256

29

A13 A14 26

1 CE

(20)

MCS-51與62256元件界接 (共用外部資料與程式記憶器

XTAL1

XTAL2

PSEN PSEN RST

30pF

30pF 12 MHz

19

18

9

Reset 8.2 K 100 10µF

40_V CC

P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3P1.2 P1.1 P1.0 8 7 6 5 43 2 1

20 GND 31EA

RD

WR P2.7P2.6 P2.5 P2.4 P2.3P2.2 P2.1 P2.0

D D D DD D D D

Q Q Q QQ Q Q Q G

OE 11 1314

8 177 18 4 3

1 25 19 1669 15 12

74LS373

ALE

P3.7

P3.6 17

16 28 27 26 25 24 23 2221

30

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3P0.2 P0.1 P0.0 32 33 34 35 36 3738 39

D7 D6 D4D5 D3D2 D1 D0 A7 A6A5 A4 A3A2 A1 A0 A15 A14A13 A12 A11A10 A9 A8

P3.1 P3.0 P3.5 P3.4 P3.3P3.211

10 15 14 13 12

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

OE WE

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 12 13 15 16 17 18 19 10

9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2

22 27 20

VCC 28

GND 14 MCS-51

62256

29

A13 A14 26

1 CE

記憶器類型