嵌入式系统设计ppt电子课件教案第四章存储系统设计

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1、嵌入式系统设计天津大学计算机学院车明第四章:存储系统设计2021/8/314.1存储系统概述4.1.1存储器分类按工艺分类:TTL、MOS、CMOS按位数和容量分类:(单个芯片)1位：1Kb、8Kb、64Kb、…、1Mb、…、4Gb4位：2K*4b、…8位：1KB、8KB、64KB、128KB、…（B=byte;b=bit）1位、4位存储器芯片常用于PC机内存条；8位存储器芯片则常用于嵌入式系统。2021/8/32按存储方式分类:只读ROM：非易失，高速读、低速写只读存储器ROM：不可编程、出厂固化可编程只读存储器PRO

2、M：可一次性编程可擦除可编程只读存储器EPROM：可多次编程紫外线擦除可编程只读存储器UVPROM：可多次编程，靠紫外线照射实现擦除电可擦除可编程只读存储器EEPROM：可多次编程，靠较高电压电信号实现擦除快闪存储器FlashMemory：高速编程的EEPROM（块编程技术）2021/8/33随机：RAM掉电失数，高速读写静态随机存储器SRAM：不需刷新，低容量动态随机存储器DRAM：需要刷新，高容量同步动态随机存储器SDRAM：与CPU使用相同时钟双数据输出同步动态存储器DDR：时钟的上升沿和下降沿都可以读出数据集成随

3、机存储器iRAM：自带刷新逻辑电路的DRAM非易失性随机存储器NVRAM：断电后数据仍能保留的RAM。（自带电池、FRAM）由于FlashMemory性能的提高，目前也被归入NVRAM。但其精确的描述应该是NVM（Non-VolatileMemory）2021/8/344.1.2存储系统的主要指标存储容量包括ROM和RAM各自的容量读写速度ROM、RAM的速度与CPU的匹配负载要求地址、数据总线的驱动能力功耗要求所有存储器对电源的需求（作为系统对电源驱动能力要求的一部分，整个嵌入式系统的功耗应该统一考虑）2021/8/3

4、5常用存储器芯片的主要技术性能2021/8/364.1.3存储系统的设计步骤存储空间的分配：ROM、RAM、IO存储器芯片选择：总线负载相关确定译码方式：全译码、局部译码、线选计算总线负载：必要时增加驱动电路检查速度匹配：CPU与存储器逻辑电路设计：EDA工具（PROTEL）版图设计：EDA工具（PROTEL）电路加工、调试：委托加工、调试工具（逻辑笔、示波器、逻辑分析仪）2021/8/374.2地址译码存储器芯片的信号线包括：数据线、地址线、控制线。例：8KBSRAM6264地址线：A0-A12数据线：DQ0-DQ7控

5、制线：片选：/E1、E2读（输出允许）：/G写：/W电源：VCC、VSS（NC：无用管脚）2021/8/38处理器的地址总线一般多于存储器芯片的地址线，其多出的地址线称为高位地址线，对应芯片的地址线称为低位地址线。如：MCS-51单片机有16位地址线其对应6264芯片的A0-A12为低位地址其余A13-A15为高位地址存储器芯片的地址线连接总线低位地址，总线高位地址通过译码，产生片选信号。存储器译码片选低位地址高位地址2021/8/394.2.1全地址译码对所有高位地址全译码：芯片访问地址唯一通过对全部高位地址线译码，产

6、生的某一个片选信号选中芯片，则该芯片在存储空间中的定位是唯一的。例：8KBFFFFH0000H2021/8/3104.2.2局部地址译码对部分高位地址译码：芯片访问地址不唯一通过对部分高位地址线译码，产生的某一个片选信号选中芯片，则该芯片在存储空间中的定位并不是唯一的。在小型嵌入式应用中，只要存储空间够用，这种译码可以节省译码电路开销。FFFFH0000H8KB8KB2021/8/311直接线选：芯片访问地址不唯一完全省略译码电路，直接用某一高位地址线（或其反相信号）作为片选信号选中芯片，该芯片在存储空间中的定位也不是唯

7、一的若能保证A13-A15在任意时刻至多仅有一位为零，则该系统最多可完成4个芯片的选择FFFFH0000H8KB8KBFFFFH0000H8KB或8KB8KB禁止禁止禁止禁止2021/8/3124.2.3译码电路译码方式：译码器芯片译码：如74138、74139组合逻辑门译码：如7404、7430、…ROM译码：利用ROM存储器实现译码2021/8/313ROM译码利用只读存储器也可实现译码功能：作为译码器的ROM总是被选通并允许输出的ROM的地址输入端连接高位地址ROM内存储的数据按译码要求编写ROM的数据输出端即为片

8、选信号例：利用16*1bitROM译码2021/8/314利用译码保护软件可以利用译码增加反汇编的难度：典型手段是将连续的代码周期性的分割成许多小段，各小段不连续的固化在不同存储器芯片上。可以细化到每字节构成一个小段，甚至将一条完整的汇编指令分割开。对CPU来说，代码是连续的，不影响执行。而在每个存储器芯片上，代码是