嵌入式系统中的存储器.ppt

《嵌入式系统中的存储器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式系统中的存储器.ppt（63页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第5章章 嵌入式系统存储器嵌入式系统存储器（上）（上）存储器基本概念存储器基本概念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计算机存储系统结构PC中的内存储器中的内存储器DSP的协处理器应用的协处理器应用基于基于DM642的嵌入式的嵌入式DVR系统系统8051单片机结构单片机结构基于基于GX处理器的嵌入式系统结构处理器的嵌入式系统结构 基于基于FIC8120单通道单通道DVR系统系统 ARM9实例实例S3C2410

2、ARM9核心板核心板CPU+存储器（存储器（flash，SDRAM）驰为驰为S800P MP4播放器中的存储器播放器中的存储器 华芯飞华芯飞JZ4740主频为主频为400MHz RM/RMVB/AVI/FLV/MPG/MPEG/DAT/3GP/ASF/DAT/MOV/MP4 130万像素万像素 锂电池锂电池 K9LAG08UOM 2GB NAND FLASH2片片K4S641632合计合计16MBUSB SD卡卡 内部存储器分类方法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内部存储器类型SRAM静态随机访问存储

3、器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 嵌入式系统位宽为位宽为8的的20 x20存储矩阵存储矩阵 SRAM原理结构原理结构(IDT7164)地地址址数数据据控控制制IDT7164引脚信号分配及功能引脚信号分配及功能 引脚引脚编编号号信号名信号名功能功能210、21、2325A0A1213位地址信号，可位地址信号，可寻寻址址8192个存个存储单储单元元1113、1519D0D78位数据位数据输输出出/输输出信号出信号20CS1#低有效片低有效片选选信号信号26CS2高有效片高有效片选选信号信号27WE#低有

4、效写使能信号低有效写使能信号22OE#低有效低有效输输出使能信号出使能信号14GND信号地信号地28Vcc+5V电电源源SRAM读时序读时序(IDT7164)SRAM写时序写时序(IDT7164)应用中的应用中的SRAM单片机单片机SRAMDPRAM双端口双端口RAMDPRAM基本概念基本概念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可同时同时对DPRAM进行读写n但是，两个CPU不能同时不能同时“写”或同时“读/写”同一个存储单元nDPRAM内部有相应的功能设计，避免出现读写冲突DPRAM应用示意图应用示意图双端口存储器应用实例双端口存储器应用实例主控单主控单

5、片机片机双端口存储器双端口存储器用于单片机与用于单片机与DSP通信通信视频编视频编码码DSPDPRAM实例实例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内部结构内部结构左数据左数据D0D8左地址：左地址：A0A14右数据右数据D0D8右地址：右地址：A0A14左左右右semaphoresemaphoreIDT7007信号意义信号意义信号名信号名功能功能左端口左端口右端口右端口CEL#CER#片片选选信号。信号。R/WL#R/WR#读读写使能信

6、号，高写使能信号，高电电平平为读为读操作、低操作、低电电平平为为写操作。写操作。OEL#OER#数据数据输输出使能信号。出使能信号。A0L A14LA0R A14R地址信号，地址信号，15位地址可位地址可寻寻址址32K存存储单储单元。元。D0LD7LD0RD7R8位数据位数据输输入入/输输出信号。出信号。SEML#SEMR#信号灯使能，信号灯使能，读读写信号灯写信号灯标标志位的志位的选选通信号。通信号。INTL#INTR#中断中断输输出信号。出信号。BUSYL#BUSYR#BUSY标标志信号，表示两端口同志信号，表示两端口同时读时读写同一写同一单单元元产产生冲突。生冲突。M/S主、从器件主、从

7、器件选择选择，用于多片，用于多片IDT7007的的级连级连。VCC+5V电电源。源。GND信号地。信号地。IDT7007读写冲突读写冲突 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端口仲裁逻辑工作方式 输输入入输输出出功能功能说说明明CEL#CER#A0LA14LA0RA14RBUSYL#BUSYR#任意任意任意任意两个端口地址不匹配两个端口地址不匹配HH正常正常访问访问

8、H任意任意两个端口地址匹配两个端口地址匹配HH正常正常访问访问任意任意H两个端口地址匹配两个端口地址匹配HH正常正常访问访问LL两个端口地址匹配两个端口地址匹配后后发发起起读读写的端口写的端口为为“L”BUSY端口禁止写端口禁止写IDT7007的的BUSY#信号的应用信号的应用nBUSY#信号用于防止DPRAM的两个端口同时“写”或“读/写”同一个存储单元n并不是每个系统都要用BUSY#信号，如用信号灯双端口双端口RAMCPUACPU BWAITWAITBL#BR#IDT7007的硬件信号灯的硬件信号灯(Semaphore)n信号灯是指DPRAM中几个可寻址的特殊状态位可寻址的特殊状态位nID

9、T7007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信号灯状态变化序列例子左边左边右边右边端口操作端口操作IDT7007的信号灯原理的信号灯原理IDT7007的信号灯访问的信号灯访问n专门的选择信号SEML#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送出或读取双端口双端口RAMCPUACPU BD0D0D0LD0RCSnCSnSEML#SEMR#WE

10、#WE#WEL#WER#A0A2A0A2A0LA2LA0LA2LIDT7007的中断信号的中断信号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单元双端口双端口RAMCPUACPU BINT#INT#INTL#INTR#IDT7007的中断信号的产生的中断信号的产生左左右右IDT7007位宽扩展位宽扩展课后阅读：nIDT7007数据手册SDRAM同

11、步动态随机访问存储器同步动态随机访问存储器驰为驰为S800P MP4播放器中的存储器播放器中的存储器 华芯飞华芯飞JZ4740主频为主频为400MHz RM/RMVB/AVI/FLV/MPG/MPEG/DAT/3GP/ASF/DAT/MOV/MP4 130万像素万像素 锂电池锂电池 K9LAG08UOM 2GB NAND FLASH2片片K4S641632合计合计16MBUSB SD卡卡 纸币图像识别纸币图像识别TMS320DM6437DDR-IICPLDA/DSRAM电源电源JTAGFlashCISDRAM基本概念基本概念n动态RAM利用MOS管栅极寄生电容存储信息n电容的充电、放电、泄露、

12、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的发展的发展nDRAMnFPM DRAMnEDO DRAMnSDRAMnDDR SDRAMnDDRII SDRAMnDDRIII SDRAMSDRAM基本概念基本概念nSDRAM需要动态刷新动态刷新 nSDRAM在时钟同步同步下工作nSDRAM一次读写的数据位数称为位宽位宽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容量大容量大，采用行、列地址复用的方式寻址内部的存储阵列nSDRAM内部一般分

13、为多个多个BANK，对应有BA信号实现BANK的选择Synchronous DRAMSDRAM内部结构内部结构(4Mx16bits)MR寄存器寄存器4个个BANK数据接口数据接口行行/列地址列地址控制信号控制信号BANK选择选择SDRAM信号分配信号分配SDRAM信号意义信号意义信号信号类类型型功能功能An输输入信号入信号SDRAM行列地址。行列地址。BA0、BA1输输入信号入信号Bank选择选择信号。信号。CLK输输入信号入信号SDRAM工作工作时钟时钟，其它，其它信号都在信号都在CLK的上升沿被采的上升沿被采样样。CLKE输输入信号入信号时钟时钟使能，高使能，高电电平平时时激活激活时钟时钟

14、，低，低电电平平时时使使时钟时钟无效。无效。RAS#输输入信号入信号行地址行地址选选通信号。通信号。CS#输输入信号入信号片片选选信号。信号。CAS#输输入信号入信号列地址列地址选选通信号。通信号。WE#输输入信号入信号写使能写使能选选通信号。通信号。DQM、DQML/H输输入信号入信号数据数据线线掩掩码码信号，高有效。信号，高有效。DQn数据数据输输入入/出出数据数据输输入（写操作）、入（写操作）、输输出（出（读读操作）信号。操作）信号。NC空空闲闲引脚引脚在片内无在片内无电电路路连连接，引脚的外部状接，引脚的外部状态对态对芯片工作无影响。芯片工作无影响。Vcc、Vss电电源引脚源引脚为为片

15、内核心片内核心电电路供路供电电。VccQ、VssQ电电源引脚源引脚为为数据数据缓缓冲器供冲器供电电。SDRAM接口控制器接口控制器 SDRAM控制命令控制命令命令命令类类型型CS#RAS#CAS#WE#DQM地址地址线线无操作无操作HXXXXXLHHHXX行有效（激活行有效（激活Bank的某行）的某行）LLHHXBank/行地址行地址列有效与列有效与读读命令命令LHLHL/HBank/列地址列地址列有效与写命令列有效与写命令LHLLL/HBank/列地址列地址突突发传输终发传输终止命令止命令LHHLXX模式寄存器模式寄存器设设置命令置命令LLLLX寄存器寄存器值值SDRAM的初始化的初始化nS

16、DRAM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“模式寄存器模式寄存器加载命令加载命令”，操作码由地址线发出模式寄存器模式寄存器(MR)的设置的设置SDRAM行有效命令时序行有效命令时序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列读写命令时序列读写命令时序n读（写）命令与列地址一起发出n参考SDRAM “读取”“写入”命令SDRAM的的tRCD参数参数n发送列读写命令时必

17、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突发读操作时序突发读操作时序 嵌入式系统实例嵌入式系统实例系统结构系统结构CPUFIC8120ARM+MPEG视频视频A/D硬盘硬盘网络网络SDRAMFlashW9825164Mx4x16W982516嵌入式系统实例嵌入式系统实例CPU端电路端电路32位数据位数据行列地址行列地址控制信号控制信号Row address:A0A12 Column address:A0A8嵌入式系统实例

18、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？