第五章 半导体存储器及其应用

1、一一半导体存储器的分类半导体存储器的分类DRAMDRAM动态动态RAMRAM：使用电容作存储元件，需要刷新电路。：使用电容作存储元件，需要刷新电路。集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。存储器中的信息可读可写，但失电后会丢失信息。存储器中的信息可读可写，但失电后会丢失信息。1.1.双极型：由双极型：由TTLTTL电路组成基本存储单元，存取速度快。电路组成基本存储单元，存取速度快。2.2.MOSMOS型：由型：由CMOSCMOS电路组成基本存储单元，集成度高、功电路组成基本存储单元，集成度高、功耗低。耗低。SRAMSRAM：静态：静态RAMRAM。存

2、储单元使用双稳态触发器，可带电信。存储单元使用双稳态触发器，可带电信息可长期保存。息可长期保存。三存储器外部信号引线：三存储器外部信号引线：D D0 07 7数据线：传送存储单元内容。数据线：传送存储单元内容。根数与单元数据位数相同。根数与单元数据位数相同。 A A0 09 9地址线：选择芯片内部一个存储单元。地址线：选择芯片内部一个存储单元。根数由存储器容量决定。根数由存储器容量决定。 二二存储器结构框图存储器结构框图R/WR/W(OE/WE)(OE/WE)读写允许线读写允许线打开数据通道，决定数据的传打开数据通道，决定数据的传送方向和传送时刻。送方向和传送时刻。CSCS片选线：片选线：选择

3、存储器芯片。选择存储器芯片。当当CSCS信号无效，信号无效，其他信号线不起作用。其他信号线不起作用。 二二存储器结构框图存储器结构框图存储器内部为双向地址译码，以节省内部引线和驱动器存储器内部为双向地址译码，以节省内部引线和驱动器单向译码需要单向译码需要10241024根译码输出线和驱动器。根译码输出线和驱动器。如：如：1 1K K容量存储器，有容量存储器，有1010根地址线。根地址线。双向译码双向译码 X X、Y Y方向方向各为各为3232根译码输出线根译码输出线和驱动器，和驱动器，总共需要总共需要6464根译码根译码线和线和6464个驱动器。个驱动器。 5-1-1 5-1-1 静态静态RA

4、M Intel 6116RAM Intel 6116、62646264工作方式CSOEWEDi读001DOUT写010DIN禁止1Z工作时，工作时，ROMROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入中的信息只能读出，要用特殊方式写入( (固化信息固化信息) )，失电后可保持信息不丢失。，失电后可保持信息不丢失。1.1.掩膜掩膜ROMROM：不可改写不可改写ROMROM由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜由生产芯片的厂家固化信息。在最后一道工序用掩膜工艺写入信息，用户只可读。工艺写入信息，用户只可读。2.2.PROMPROM：可编程可编程ROMROM用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相

5、连，当用户可进行一次编程。存储单元电路由熔丝相连，当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。不可再次改写。3.3.EPROMEPROM：可擦除可擦除PROMPROM用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的元的PNPN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便用紫外线照射可驱散浮动栅，原有信息全部擦除，便可再次改写。可再次改写。4.4.EEPROMEEPROM：可电擦除可电擦除PROMPR

6、OM既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又既可全片擦除也可字节擦除，可在线擦除信息，又能失电保存信息，具备能失电保存信息，具备RAMRAM、ROMROM的优点。但写入时间的优点。但写入时间较长。较长。5-2-15-2-1 5-2-2 5-2-2 EEPROM 2816EEPROM 2816 4 4读写线读写线OEOE、WE(R/W) WE(R/W) 连接读写控制线连接读写控制线RDRD、WRWR。存储器与微型机三总线的连接：存储器与微型机三总线的连接： DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/

7、 W微型机微型机存储器存储器1 1数据线数据线D D0 0n n连接数据总线连接数据总线DBDB0 0n n 2 2地址线地址线A A0 0N N连接地址总线低位连接地址总线低位ABAB0 0N N。3.3.片选线片选线CSCS连接地址总线高位连接地址总线高位ABABN+1N+1。5-3-1 5-3-1 存储器芯片的扩充存储器芯片的扩充用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统。存储器系统。要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求。机的总线结构要求。一一.扩充存储器位数扩充存储器位数

8、例例1 1用用2 2K K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2 2K K8 8位存储器系统。位存储器系统。例例2 2用用2 2K K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2 2K K1616位存储器系统。位存储器系统。例例1 1用用2K2K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K2K8 8位存储器系统。位存储器系统。当地址、片选和读写信号有效，可并行存取当地址、片选和读写信号有效，可并行存取8位信息位信息例例2 2用用2K2K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K2K1616位存储器系统。位存储器系统。CED07D07R/WR/WCECEA010A010D07D815R/WA01

9、0地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出二二. .扩充存储器容量扩充存储器容量例例用用1K4位存储器芯片组成位存储器芯片组成4K8位存储器系统。位存储器系统。片选方法：片选方法： 1.1.线选法线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。 2 2译码片选法译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。二二. .扩充存储器容量扩充存

10、储器容量地址线、数据线和读写控制线均并联。地址线、数据线和读写控制线均并联。 为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。区别不同芯片的地址空间。例例三片三片8KB8KB的存储器芯片组成的存储器芯片组成 24KB 24KB 容量的存储器。容量的存储器。确定各存储器确定各存储器芯片的地址空间：芯片的地址空间：D07R/WCEA012D07R/WCE1A012CE2D07R/WCEA012D07R/WCEA012CE3设设CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3分别连接微型机分别连接微型机的高位地址总线的高位地址总线AB

11、AB1313、ABAB1414、ABAB1515ABABi i 1514131215141312 111098 7 6 5 4 111098 7 6 5 4 3 2 1 03 2 1 01514131215141312 111098 111098 7 6 5 47 6 5 4 3 2 1 03 2 1 0 ：1101100 0000 0000 00000 0000 0000 00001101101 1111 1111 1111=C000H1 1111 1111 1111=C000HDFFFHDFFFH：1011010 0000 0000 00000 0000 0000 00001011011

12、1111 1111 1111=A000H1 1111 1111 1111=A000HBFFFH BFFFH ：0110110 0000 0000 00000 0000 0000 00000110111 1111 1111 1111=6000H1 1111 1111 1111=6000H7FFFH 7FFFH 2 2译码片选法译码片选法 3-8 3-8 地址译码器：地址译码器：7474LS138LS1382 2译码片选法译码片选法Y Y0 0、Y Y1 1、Y Y2 2分别连接三片存储器的片选端分别连接三片存储器的片选端CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3AB13AB14AB15 +5

13、V A Y0 B Y1 C Y2 G1 G2A.B Y774LS138各片存储器芯片分配各片存储器芯片分配地址：地址：CE1CE2CE3：00000000H H1FFFH1FFFH：2000H2000H3FFFH3FFFH：4000H4000H5FFFH5FFFH5-3-15-3-1 存储器与单片机的连接存储器与单片机的连接存储器与微型机三总线存储器与微型机三总线的一般连接方法和存储器的一般连接方法和存储器读写时序。读写时序。1.1.数据总线与地址总线数据总线与地址总线为两组独立总线。为两组独立总线。 DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0 0N N ABABN+

14、1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W微型机微型机存储器存储器DB0n地址输出地址输出数据有效数据有效数据数据采样采样R/WAB0N5-3-15-3-1 存储器与单片机的连接存储器与单片机的连接2.2.微型机复用总线结构微型机复用总线结构数据与地址分时共用一数据与地址分时共用一组总线。组总线。单片机单片机 AD0n ALER/WD0nA0nR/W存储器存储器Di Qi G地址地址锁存器锁存器ALE地址地址锁存锁存地址地址锁存锁存地址地址输出输出数据数据有效有效地址地址输出输出数据数据有效有效AD0n数据数据采样采样数据数据采样采样R/W8 8位位地址锁存器地址锁存器 74LS3737

15、4LS373、8282828274LS373、8282 功能锁存输出允许输出G(STB)OEQi10Di0不变1Z当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。加总线驱动器。单向驱动器单向驱动器7474LS244LS244用于用于地址总线驱动地址总线驱动双向驱动器双向驱动器7474LS255LS255用于用于数据总线驱动数据总线驱动二二微型机总线扩展驱动微型机总线扩展驱动MCS-51MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号：用于扩展存储器的外部总线信号：P P0.00.7： 8 8位数据和低位数据和低8 8位地址信号，复用总线位地址信号，

16、复用总线ADAD0 07 7。P P2.02.7： 高高8 8位地址信号位地址信号ABAB8 81515ALEALE：地址锁存允许控制信号地址锁存允许控制信号PSENPSEN：片外程序存储器读控制信号片外程序存储器读控制信号RDRD：片外数据存储器读控制信号片外数据存储器读控制信号WRWR：片外数据存储器写控制信号片外数据存储器写控制信号EAEA：程序存储器选择程序存储器选择5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实例存储器与单片机的连接实例5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实例存储器与单片机的连接实例一一.扩展程序存储器电路：扩展程序存储器电路：80318031扩展扩展2 2KB

17、EPROMKB EPROMIntel 2716 Intel 2716 常用常用EPROMEPROM芯片：芯片：Intel 2716(2KIntel 2716(2K8 8位位) )、2732(42732(4KB)KB)、2764(8KB)2764(8KB)、27128(16KB)27128(16KB)、27256(32KB)27256(32KB)、27512(64KB)27512(64KB)。5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实存储器与单片机的连接实例例二二. 扩展数据存储器电路：扩展数据存储器电路：常用常用EPROMEPROM芯片：芯片：Intel 6116(2KB)Intel 6116(2KB)、6264(8KB)6264(8KB)、62256(32KB)62256(32KB)。80318031扩展扩展2 2KB RAM KB RAM Intel 6116Intel 6116四