Преимуществом статистических ОЗУ перед динамическими является отсутствие схемы регенерации информации, что значительно упрощает статические ЗУ, как правило, имеют один номинал питающего напряжения.
Типовые характеристики СЗУ:
| |ЭСЛ |ТТЛ |ТТЛШ |U2Л |пМОП |кМОП | |Ёмкость, |256[pic|256[pic|1К[pic]|4К[pic]|4К[pic]|4К[pic]| |бит/кристалл |] 16К |] 64К |4К |8К |16К |16К | |Время выборки |10[pic]|50[pic]|50[pic]|150 |45[pic]|150[pic| |считывания, мс |35 |100 |60 | |100 |] 300 | |Рпотр , мВт/бит|2[pic]0|15[pic]|0,5[pic|0,1[pic|0,24[pi|0,02 | | |,06 |0,03 |] 0,3 |] 0,07 |c] 0,05| |
Наибольшим быстродействием обладают биполярные ОЗУ, построенные на основе элементов ЭСЛ, ТТЛШ. Перспективными являются ОЗУ, построенные на транзисторных структурах U2Л, позволяющих уменьшить площадь ЗЭ до 2000[pic]100мкм2 и снизить мощность потребления до нескольких микроватт на бит, при tвкл=50[pic]150 мс.
Статические ОЗУ на МОП транзисторах, несмотря на среднее быстродействие, получили широкое распространение, что объясняется существенно большей плотностью размещения ячеек на кристалле, чем у БП ОЗУ.
Для рМОП удалось уменьшить геометрические размеры ЗЭ и снизить напряжение питания до 15 В.
Для ОЗУ пМОП удалось ещё больше уменьшить геометрические размеры, получить в 2,5 раза большую скорость переключения. Единое напряжение питания +5В обеспечивает непосредственную совместимость таких ОЗУ по логическим уровням с микросхемами ТТЛ.
Элементы ОЗУ на кМОП VT используются для построения статических ОЗУ только при необходимости достижения min Рпотр. Также при переходе к режиму хранения Рпотр уменьшается на порядок.
Для статических ОЗУ достигнута ёмкость 64 Кбит при организации 16 разрядов и времени выборки до 6 мс. Iпотр статических БП ОЗУ 100[pic]200 мА. Широко применяются схемы на кМОП-VT, среди которых наибольшее распространение получила серия 537; Iпотр[pic]60 мА (режим обращения) и Iпотр=0,001[pic]5 мА (хранение). В большинстве схем предусмотрен режим хранения с пониженным Uпит=2 В. Это позволяет наиболее просто реализовать работу ОЗУ от резервных батарей.
Динамические ОЗУ представлены в основном серией КР565 с max ёмкостью 256х1 разряд и min времени выборки 150 мс. Но необходимо постоянное восстановление информации – регенерации, период которой составляет 1[pic]8 мс. Для регенерации нужны дополнительные схемы, что усложняет схему в целом.
Дальнейшее рассмотрение будем вести на примере статического ОЗУ 2Кх8 с общим входом и выходом типа 537РУ10.
1) tвыб[pic]220 мс.
2) Рпотр: хранение Uп=5В – 5,25 мВт
Uп=2В – 0,6 мВт обращение - 370 мВт
3) Iпотр: хранение – 3 10-4 мА обращение – 70 мА
4) Диапазон рабочих температур - 10[pic]+[pic]С.
Усиление вх-вых сигналов до уровней ТТЛ осуществляется с помощью вых. формирователей. Т.к. ОЗУ организовано как 2Кх8, значит необходимо использовать АО[pic]А10 адресных линий и DO[pic]D7 линий шины данных.
Для управления функционированием схемы используется 3 вывода:
1) [pic]/RE - № 21
2) CE - № 18
3) OE - № 20
Микросхема 537РУ10 функционирует в 3 режимах:
. режим хранения данных
. режим считывания данных
. режим записи данных
Таблица истинности:
| |[pic]/R|[pic] |[pic|DO[pic]D7 | | |E | |] | | |Хранение |X |1 |X |Z | |Запись |O |O |X |«0» или «1» | |Считывание 1 |1 |O |O |«0» или «1» | |Считывание 2 |1 |O |1 |Z |
Запись и считывание производится по 8 бит. При считывании можно запретить вывод информации ([pic]=1). В качестве управляющих сигналов можно использовать сигналы WR, RD, CSO (организация сигнала CSO будет рассмотрена ниже).
|К |8 | |RAM | | | К шине данных | |шине | |АО | | | | | |адрес| | | | | | | |а | | | | | | | | |7 | | | |9 | | | | |А1 | |D0 | | | | |6 | | | |10 | | | | |А2 | |D1 | | | | |5 | | | |11 | | | | |А3 | |D2 | | | | |4 | | | |13 | | | | |А4 | |D3 | | | | |3 | | | |14 | | | | |А5 | |D4 | | | | |2 | | | |15 | | | | |А6 | |D5 | | | | |1 | | | |16 | | | | |А7 | |D6 | | | | |23 | | | |17 | | | | |А8 | |D7 | | | | |22 | | | | | | | | |А9 | | | | | | |19 | | | | | | | | |А10 | | | | | |WR |21 |WE/R| | |24 | | | | |E | |Uп | | | |RD |20 | | | |12 | | | | |OE | |GND | | | |CSO |18 | | | | | | | | |CE | | | | |
1.2.8. Постоянное запоминающее устройство.
Структурная схема ПЗУ аналогична структурной схеме ОЗУ, только отсутствует устройство записи, т.к. после программирования ПЗУ, информация из него только считывается.
Основные характеристики восьми типов ПЗУ приведены ниже: |Параметр |ЭСЛ |ТТЛ |ттлш |рмоп |пмоп |кмоп |лиз | | | | | | | | |моп | |Ёмкость, |256[pi|1К[pic|1К[pic|4К[pic|8К[pic|64К |256 К | |бит/ |c] 1К |] 64 К|] 64 К|] 8К |] 64 К| | | |кристалл | | | | | | | | |Рпотр, |0,8 |0,01[p|0,01[p|0,1 |0,01 |5 10-3|2 10-3| |мВт/бит | |ic] |ic] | | | | | | | |0,5 |0,1 | | | | | |tсчит, мс |20 |50[pic|45[pic|500 |30 |50 |200 | | | |] 350 |]85 | | | | |
Для потребителей выбор типа ПЗУ во многом определяется не только электрическими параметрами этой большой ИС, но и способами её программирования. ПЗУ могут программироваться, как у потребителя, так и на предприятии –изготовителе. Существуют ПЗУ однократного и многократного программирования.
Наиболее универсальными являются перепрограммирования ПЗУ, которые изготовляются на основе МОП-структур и ЛИЗМОП. Ёмкость таких РПЗУ достигает 256 кбит с организацией 32х2. Информация стирается с помощью УФ-облучения кристалла. В накопителях РПЗУ используются специальные типы VT-структур, которые изменяют свои характеристики при программировании РПЗУ. Это изменение характеристик и служит признаком хранящейся информации. Время выборки считывания таких РПЗУ широкое распространение получила серия 573.
Свой выбор я остановил на РПЗУ 8к х 8 типа 573РФ4: 1) tхр не менее 25000 ч. 2) число циклов не менее 25. перепрограммирования (Т=[pic]С). 3) Uп – 5 В
Uпрогр – 5 В (считывание)
21,5 В (программирование). 4) Рпотр – не более 420 мВт. 5) tвыб.адреса – не более 300[pic]450 мс. tвыб.разр. – не более 120[pic]150 мс. 6) Выход - 3 состояния. 7) Совместимость – с ТТЛ схемами по входу и выходу.
Так как ПЗУ организована как 8к х 8, значит необходимо использовать А0[pic]А12 адресных линий и D0[pic]D7 линий шины данных.
Для управления функционирования схемы используются 2 вывода:
1) CS - №20.
2) ОЕ - №22.
Микросхема 573РФ4 функционирует в 2-х режимах:
- режим хранения
- режим считывания Считывание информации производится по 8 бит. В качестве сигналов управления будем использовать сигнал RD и сигнал, который будет поступать по старшей адресной линии.
| |[pic] |[pic] |PR |UPR | |Хранение |1 |х |Х |Uп | |Считывание |0 |0 |1 |Uп | |Отключение выходов |0 |1 |1 |Uп | |Программирование |0 |1 |0 |21,5 | |Запрет программирования |0 |1 |1 |21,5 | |Запрет программирования |1 |1 |0 |21,5 |
|К |10 | |ROM | | |№ 28 – свободный | |шине | |АО | | | | | |адрес| | | | | | | |а | | | | | | | | |9 | | | |11 | | | | |А1 | |D0 | | | | |8 | | | |12 | | | | |А2 | |D1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |К шине данных | | |7 | | | |13 | | | | |А3 | |D2 | | | | |6 | | | |15 | | | | |А4 | |D3 | | | | |5 | | | |16 | | | | |А5 | |D4 | | | | |4 | | | |17 | | | | |А6 | |D5 | | | | |3 | | | |18 | | | | |А7 | |D6 | | | | |25 | | | |19 | | | | |А8 | |D7 | | | | |24 | | | | | | | | |А9 | | | | | | |21 | | | | | | | | |А10 | | | | | | |23 | | | |27 | | | | |A11 | |PR | | | | |2 | | | |28 | | | | |A12 | |Uп | | | |AIS |20 | | | |1 | | | | |CS | |Uпр | | | |RD |18 | | | |14 | | | | |OE | |GND | | |
1.2.9. Таймер.
Одно из наиболее необходимых эксплуатационных удобств – наличие встроенных часов, показания которых постоянно или по запросу оператора выводятся на экран. Можно также обеспечить выдачу команд на включение или выключение внешних устройств в заданное время. Часы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно.
Программная реализация требует решения многих проблем. При аппаратной реализации основная задача – передать показания электронных часов на шину данных. Желательно также иметь возможность по командам блока управления корректировать показания часов, устанавливать время срабатывания будильника.
К сожалению, большинство БИС, предназначенных для электронных часов, нельзя непосредственно связать с блоком управления. Для этого необходимо разработать довольно сложную схему сопряжения. Но, в настоящее время промышленностью выпускается микросхема 512 ВШ, специально предназначенная для работы в составе микропроцессорных устройств в качестве часов реального времени с будильником, календарем, а также ОЗУ общего назначения ёмкостью 50 байт.
Микросхема выполнена по КМОП технологий, питается от одного источника питания от 3 до 8 В. Потребляемая мощность очень мала, что позволяет питать микросхему от автономного источника (батареи), сохраняя при этом, при отключении основного источника питания микропроцессорной системы, правильный ход часов и информацию, занесенную во внутреннее ОЗУ.
|Время цикла записи или |Uп | |считывания информации | | |1 мкс |5 В | |до 5 мкс |3 В |
Микросхема совместима по логическим уровням с микросхемами ТТЛ. Все выводы допускают нагрузку током до 10 мА.
Условное обозначение и основная схема включения:
+5 В
R2 +4+6В
C1 R1 VD2 18 VD1
C2 22
К шине 19
AD0[pic]AD7 микропроцессора
к мик- ропро-
23 цессор
К шине ной
Управления 21 сис- теме
С3
3
R4
С4 R3
Можно использовать резонаторы, имеющие резонансную частоту:
1) 32768 Гц
2) 1048576 Гц
3) 4194304 Гц Ток потребления зависит от fr. f=32768 Гц In[pic]мкА при [pic]f Iпотр может доходить до 4 мА.
Сигнал тактового генератора можно снять с выхода CKOUT для использования в других устройствах системы. Он поступает на этот вход непосредственно (CKFS=1) или после деления частоты на четыре (CKFS=0). Микросхема имеет выход ещё одного сигнала (SQW), получаемого делением частоты тактового генератора. Коэффициент деления задается командами, поступающими от процессора. Включается и выключается этот сигнал также командами процессора.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
