嵌入式系统基础教程_第16讲_第8章常用嵌入式存储器和嵌

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1、《嵌入式系统原理与开发》第16讲南京大学计算机系俞建新主讲第8章嵌入式存储器和接口技术本章主要介绍以下内容：嵌入式系统常用存储器嵌入式系统常用总线嵌入式系统常用接口嵌入式系统常用外部设备2008年07页13日2南京大学计算机系8.1嵌入式系统常用存储器嵌入式系统常用的存储器主要有这几类：ROM小规模容量、Bootloader载体容量16KB到32KBSRAMEmbeddedSRAM，简称为嵌入式SRAM容量达几百K字节、用作片上Cache、片上SRAMSDRAMSynchronousDynamicRandomAccessMemory高密

2、度同步动态随机访问存储器容量在8MB至512MB范围内Flash存储器大容量中低密度、最大容量达到32GB2008年07页13日3南京大学计算机系8.1.1闪速存储器闪速存储器是一种半导体集成电路存储器在EEPROM的基础上进化而来英文原文是FlashMemory，简称闪存主要物理特点是非易失Non-Volatile，也叫做不挥发2008年07页13日4南京大学计算机系与传统半导体存储器的比较类型基本技术特点FLASH非易失、低成本、高密度、高速度、低功耗、高可靠性。ROM成熟技术、高密度、可靠、低成本、不挥发、掩模耗时长、适合稳定编码

3、的大规模生产。SRAM最快访问速度、高功耗、低密度、高成本。EPROM高密度、不挥发、擦除时必须用紫外线光照射。EEPROM电可擦除、可进行单字节的读/擦除/写、低可靠性、不挥发、高成本、低密度。数据保持时间最少10年。DRAM高密度、低成本、高速度、高功耗。2008年07页13日5南京大学计算机系两种类型的FlashNorFlash，称为或非型闪存，或者NOR闪存NandFlash，称为与非型闪存，或者NAND闪存NorFlash是在EEPROM基础上发明的。Intel公司于1983年首次提出，在1988年商品化。NandFlash是

4、1989年东芝公司和三星公司发明的。十几年以来，世界主要闪存生产商分成Nor和Nand两大技术阵营，积极开展研发和生产。Nor阵营主要有Intel和AMD公司Nand阵营主要有Toshiba和Samsung公司2008年07页13日6南京大学计算机系闪存位元工作原理Intel公司提出的单管叠栅位元结构是基于EPROM隧道氧化层（ETOX，EPROMTunnelOxide）的位元结构，该位元结构最为简单实用。下面以ETOX结构为例介绍Flash存储器记忆位元的结构原理。2008年07页13日7南京大学计算机系ETOX位元结构ETOX单元结

5、构是由两个相互重叠的多晶硅栅组成，浮栅（FG，FloatingGate）用来存储电荷，以电荷记录所存储的数据；控制栅（CG，ControlGate）作为字选择栅极起控制与选择的作用。通过控制栅字线的电平状态能够检测所存储的是“0”还是“1”。2008年07页13日8南京大学计算机系Flash存储位元结构图2008年07页13日9南京大学计算机系Flash位元编程操作1FG上有电子，成为“0”位元2008年07页13日10南京大学计算机系Flash位元编程操作2FG上无电子，成为“1”位元，此时电子汇集在源极2008年07页13日11南京

6、大学计算机系NorFlash记忆单元块的结构NorFlash存储器的一个存储单元（记忆单元）使用一个晶体管。每个晶体管有一个字线和一个位线与之相连。在这种存储阵列布局下，对某一根位线而言，有一组字线（例如8根）与之相交，在交叉点上有一个晶体管与两线相连。2008年07页13日12南京大学计算机系NorFlash记忆单元块读操作图解2008年07页13日13南京大学计算机系NorFlash的读操作说明读数据时，未被选中字线上的晶体管栅极为接地电平，致使晶体管截止，成为逻辑值“1”。选中字线上的栅极为高电平，并且这个晶体管的漏极会和该位线连

7、通。于是位线上的电平逻辑取决于选中晶体管的逻辑。如果为“1”则晶体管导通，相应读出放大器（RA，ReadAmplifier）输出“1”。如果为“0”，RA输出也为“0”。NorFlash的逻辑功能类似于NOR门（或非门），由此而命名为NorFlash。2008年07页13日14南京大学计算机系NandFlash记忆单元块的结构核心结构是将8个晶体管的漏极和源极头尾相连接成一组，最高端接位线，最低端与高电压的源极Vs相连接。存储阵列的行线是字线，平时保持适合的电平状态，使得这些晶体管通常是处于导通状态。读出数据时，被选中的字线加高电平，未

8、选中字线上的存储单元不论存储的值是逻辑0还是逻辑1都是导通的。这样，被选中的存储单元如果存“1”则导通，输出“1”，位线为高电平；如果存“0”则截止，位线为低电平，输出“0”。这个逻辑功能类似于NAND门（