rom在数字电路设计中的应用

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1、ROM在数字电路设计中的应用1常用ROM的种类及原理1.1Rom的简介只读内存（Read-OnlyMemory，ROM）是一种半导体内存，其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。例如早期的个人电脑如AppleII或IBMPCXT/AT的开机程序（操作系统）或是其他各种微电脑系统中的韧体（Firmware）。只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。英文简称ROM。ROM所存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出

2、，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变；其结构较简单，读出较方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。除少数品种的只读存储器（如字符发生器）可以通用之外，不同用户所需只读存储器的内容不同。为便于使用和大批量生产，进一步发展了可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程序只读存储器（EPROM）和电可擦可编程只读存储器（EEPROM）。EPROM需用紫外光长时间照射才能擦除，使用很不方便。20世纪80年代制出的EEPROM，克服了EPROM的不足，但集成度不高

3、，价格较贵。于是又开发出一种新型的存储单元结构同EPROM相似的快闪存储器。其集成度高、功耗低、体积小，又能在线快速擦除，因而获得飞速发展，并有可能取代现行的硬盘和软盘而成为主要的大容量存储媒体。大部分只读存储器用金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管制成。1.1.1固定ROM只读内存（Read-OnlyMemory）是一种只能读取资料的内存。在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改，所以有时又称为“光罩式只读内存”（maskROM）。此内存的制造成本较低，常

4、用于电脑中的开机启动。ROM的结构框如图1-1所示，由地址译码器D、存贮矩阵M和读出电路R三部分组成。存贮体是ROM的核心部分，由存贮单位排列成矩阵形式。地址译码器D用以确定被访问存贮单位的位置，其输入Am-1～A0是m17ROM在数字电路设计中的应用位二进码表示的地址,输出为2m根地址驱动线,W2m-1～W0称为字线,字线和存贮单位一一对应。R是读出电路，它通过读出线Bn-1～B0（又称位线）读出被选中单元的内容并放大、整形后输出Dn-1～D0，n为字长。和RAM一样，必须正确理解地址和该地址存贮单元的

5、内容即数据是两个完全不同的概念。地址码总的状态度等于存贮体的字数，数据的长度即位数与存贮体的字长（位数）相对应。而存贮体的容量记为：M=字数×字长=2m×n。通常以K作为存贮量的单位，1K=210=1024字.例如,某存贮器的容量为4K×8,则地址码是十二位,而数据为八位。图1-11.1.2PROM可编程序只读存贮器是允许用户在使用时予以编程的只读存贮器，简称PROM（ProgrammableReadOnlyMemory）。PROM在出厂时，存贮单元是全1（或0）。使用时，用户可以根据需要，将数据一次写入

6、存贮器之中，但只能写入一次，以后不能再改变。换言之。这种ROM所存贮的信息不是由制造厂家先决定而是由用户现场设计产生。显然，它具有通用性强的优点，同一种规格的芯片可以存入不同的信息，执行不同的逻辑功能。将程序（或数据）写入PROM的过程叫做固化。固化方式有两种：一种是熔断丝（如镍铬姆合金等），另一种是击穿方式。图1-2（a）是用双极型三极管和熔断丝组成的PROM存贮阵列的结构图，其初始状态是全1。存贮单元的三极管发射极通过熔断丝与位数相连，编程写入1则保持原状态不变，写入0则选中该位并提高电源电压（正常时

7、为5伏，编程时提高到10～1217ROM在数字电路设计中的应用伏）将熔断丝烧断。整块电路的编程需要逐字逐位进行。图1-2图1-2（b）为肖特基二极管和普通二极管串接后接于位线和字线之间组成的存贮阵列，出厂时肖特基二极管全处于反向截止状态，故电路的初始状态为全“0”。使用时如欲将某单元改写为“1”,可在相应位线,字线之间加上高电压造成肖特基二极管的永久性击穿而短路，这样“1”信息便被存入单元。上述PROM为一次性写入的只读存贮器，程序中一旦发生错误则也是永久性的，所有必须保证在电路写入（固化）处理前，存贮信

8、息设计完全正确。1.1.3.EPROM由于PROM的存贮内容一旦写入以后就不能改动了，所以如果在编程过程中出错，或者经过实践后需要对其中内容作一些改动，那就只能换用一片新的PROM再行编写，显然是不方便的。为了使ROM具有更广泛的通用性，发展了一种可改写的只读存贮器，并在实践中得到广泛应用。可抹除可编程只读内存（ErasableProgrammableReadOnlyMemory，EPROM）可利用高电压将资料编程写入，抹除时