只读存储器完整版本

只读存储器单片机原理与应用

只读存储器1.1固定只读存储器ROM1.2可编程只读存储器PROM1.3可改写只读存储器EROMP1.4电察除与FLASH快闪只读存储器1.5只读存储器举例1.1固定只读存储器ROM

固定只读存储器采用掩模工艺制成，因此也称为掩模式只读存储器，由厂方生产时写入。只读存储器实质上是一种单向通导的开关矩阵，可由二极管构成，也可由MOS管或双极型晶体管构成。

1.由二极管构成的只读存储器由二极管构成的只读存储器如图2.11所示，共有4个存储单元，每个单元4位，采用字译码方式。若有二极管的位存1，则没有二极管的位存0，如图2.11(b)所示。设给定地址A1A0=10，表示选中字2，即X2输出高电平。这样，第3，1，0列的二极管通导，D3，D1，D0输出高电平，D2仍输出低电平，即读出D3~D0=1011。图2.11由二极管构成的只读存储器x0X1X2X3字地址译码器D3D2D1D0(a)二极管阵列A0A1

位字012301101101102100131111(b)存储数据2.复合译码方式的MOS型只读存储器除了字译码方式外，还有复合译码方式的只读存存储器。图2.12所示是由MOS管构成的复合译码方式的1024×1位只读存储器。有10条地址线，分成两部分，其中A4~A0送行地址译码器X，经译码后选择32行中的某一行；A9~A5送列地址译码器Y，经译码后选译32列中的某一列。T31~T0为列控制门。当某一行和某一列选中，则交叉处为选中单元，所存数据经反相器输出。……Y地址译码器31300111T31T30T0……A9A8A7A6A5图2.12复合译码MOS管只读存储器....0131A0A1A2A3A4X地址译码器VCC1.2可编程只读存储器PROM

可编程只读存储器是厂方生产出来时，所存信息为0或全1，用户买回后可进行一次性写入。其构成方式有多种，小容量的可由多发射极晶体管构成，采用字译码方式，如图2.13所示。对于大容量，多采用复合译码方式。其单元电路可由二极管构成，也可由MOS型三极管构成，如图2.12所示。若用二极管或多发射极晶体管构成，是在发射极与位线之间通过熔丝连接。若用MOS型三极管构成，是在漏极与地线之间通过熔丝连接。……VCC....

读写控制电路D7读写控制电路D0字地址译码器X0X31A0A1A2A3A4图2.13多发射极晶体管PROM

写入时，根据写入的数据，有选择地通一大电流，将某些单元电路中的熔丝烧断。比如写入0的单元熔丝烧断，那么写入1的单元熔丝保留。读出时，熔丝烧断的单元无电流输出，熔丝保留的单元有电流输出1。即一次性写入的只读存储器。1.3可改写只读存储器EPROM

可改写只读存储器是指其中的内容可用特殊手段擦去，然后重新写入。基本单元电路如图2.14所示，称为浮空栅雪崩注入式MOS电路，简称为FAMOS。VCVDT1T2T4T3VP编程脉冲写入脉冲浮空栅极存储单元地址选择(b)连接电路图2.14可改写EPROM(a)内部结构-----SiO2浮空栅极++++P+P+N

可改写只读存储器是在N型基片上生成两个高浓度的P型区，通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在SiO2绝缘层中，与四周无直接的电气联接。多晶硅栅下是约1000埃的SiO2，上面有一层约1μm厚的SiO2复盖层。这种电路以浮空栅极是否带电来表示存1或者0。浮空栅极带电后(比如负电荷)，就在其下面，源极和漏极之间感应出正的导电沟道，使MOS管通导，表示存入1或0。若浮空栅极不带电，则不能形成导电沟道，MOS管不通导，即存入0或者1。在构成存储单元时，需配以MOS管作为地址选择与读/写控制，如图2.14(b)所示。

写入时，地址选中，T2管通，写入数据加在T3管的栅极。写入1时，T3管加高电平而通导，VC与VD之间加25V的高电压，于是源漏极之间被瞬时击穿，发生雪崩效应，能量大的电子穿过绝缘层注入浮空棚极中。编程脉冲结束，T4管截止，注入到浮空栅极中的电子保存下来，即写入1；若写入0，则T3管棚极加低电平，T3管不通，不发生雪崩效应，浮空栅极无电子注入。改写时，用紫外线照射，使浮空棚极中的电子获得能量，而泄漏掉，然后写入。写入时的编程脉冲的宽度为50ms。写入后，用金属薄片将芯片窗口盖住，以免受到光照。1.4电察除与Flash快闪只读存储器1.电察除只读存储器E2PROM

电擦除只读存储器是通过一定的电压(或电流)来擦除其中存储的信息，然后重新写入。它的优点是能在应用系统中在线改写，断电后信息保存，因此目前得到广泛的应用。工作原理与EPROM类似，也是通过浮空栅极中的电荷表示二进制信息。区别是在E2PROM存储器的漏极上面增加了一个隧道二极管，从而生成两个浮空栅。这样，可在外层栅极与漏极之间施加不同极性的电压，以决定电荷进入内层浮空栅，还是从内层浮空栅中逸出。即写入或者擦除。

E2PROM的编程与擦除电流很小，可用普通电源供电，编程/擦除的时间大约为10mS。2.快闪存储器(Flashmemory)Flash存储器简称为闪存，与E2PROM类似，也是一种电擦写型ROM。与E2PROM的主要区别是E2PROM是按字节擦写，速度慢；而闪存是按块擦写，速度快。从结构上来看，Flash芯片可分为串行传输和并行传输两大类型。其中串行传输节约空间和成本，但存储容量较小，速度慢；而并行Flash存储容量大，速度快，存取时间约为65～170ns。

Flash存储器又分为整体擦除(BulkErase)、自举块(BootBlock)和快擦写文件(FlashFile)三种结构。整体擦除是将整个存储阵列组织成单一块，擦除时整体进行。自举块结构是将整个存储阵列划分为大小不同的块，其中一部分用作自举块和参数块，存储自举程序和参数表；其余为主块，存储应用程序和数据；编程时，每块可独立擦写；其特点是存储密度大，速度快。块擦写文件结构是将整个存储阵列划分成大小相等的块，以块为单位进行擦写，存储密度更大.1.5只读存储器举例1.Intel2764的结构特点与连接使用

Intel2764是一种8K×8的紫外线擦除EPROM，28个引脚，双列直插式，HMOS工艺，速度快，读取时间为200ns；其引脚分布和内部组成如图2.15所示，数据线8位，地址线13位。图2.15Intel2764引脚与内部组成128227326425524623727642282192010191118121713161415VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVCCN.CPGMD3D7D6D5D4A8A9A11A10CEOE(a)引脚图OEPGMCEA12～A0输出片选和编程逻辑Y地址译码X地址译码输出缓冲器I/O控制门8K×8存储矩阵....(b)内部组成

读出时，行地址经译码后选中X方向的某一行，列地址选中列方向Y的某一组。在I/O控制门的控制下，数据经输出缓冲器输出。当为高电平时，芯片未选中，降低功率使用，最大工作电流75mA，最大静止电流为35mA。2764的工作方式选择如表2.3所示；与CPU的连接如图2.16所示，片选信号由高位地址译码产生。RD/PSEN译码器A12～A02764D7～D0CSOEA12～A02764D7～D0CSOEA12～A02764D7～D0CS0EA12～A02764D7～D0CS0E图2.16用2764组成32K×8的ROM地址锁存器A7～A0A14A13A12～A8CPUD7～D0ALECEOEPGHVPP

VCC

输入/输出

方式

001+5V+5V输出

读出

1××+5V+5V高阻态

静止等待

01负脉冲

+21V+5V输入

编程

001+21V+5V输出

程序校验

1(×)××(1)+21V+5V高阻态

编程禁止

表2-32764工作方式选择2.27512的组成特点

27512是一种64K×8的EPROM，28个引脚，双列直插式，引脚分布如图2.17所示；采用新型固件强化结构，高密度，高性能价格比，速度快，单字节读取时间小于250ns；数据线8位，地址线16位，单一+5V电源，最大工作电流为100mA，最大静止电流为40mA。D7A10VCCA13A8A9A11A141282273264255246237275122282192010191118121713161415A15A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND图2.17Intel27512芯片引脚图D6D5D4D3CE/PGMOE/VPP3.2864的组成与特点

2864是一种8K×8的电擦除E2PROM，28个引脚，双列直插式，引脚分布和内部组成如图2.18所示。数据线8位，地址线13位，单一+5V电源，最大工作电流为160mA，最大静止电流为60mA，单字节读取时间小于250ns。2864A仅需一般TTL电压信号即可改写。图2.18Intel2864引脚与内部组成I/O0I/O1I/O2N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0GNDVCCN.CWEI/O3I/O7I/O6I/O5I’O4A8A9A11A10CEOE128227326425524623728642282192010191118121713161415(a)引脚图(b)内部组成X地址译码8K×8E2PROM存储矩阵....A0A7....……CEWEOE控制逻辑…输入输出缓冲器/锁存器D7….D0Y地址译码A8A12...引脚名称

A12～A0

地址线

CE片选

OE输出允许

I/O7～I/O0

数据线WE写入

N.C未用

(c)引脚名称

内部设有页缓冲器，可按页写入，提供编程时所需要的全部定时信号，引脚与6264完全兼容，工作方式如表2.4所示。写入时，2864有两种写入方式，一种是字节写入，另一种是页面写入。字节写入：写入前，自动对所要写入的单元进行擦除，不需要专门的擦除操作。写入一个字节的时间大约为5ms。

表2-42864工作方式选择CEOEWEI/O7～I/O0方式1××高阻态维持001DOUT读出01负脉冲DIN写入001DOUT查询

页面写入：内部设置有16字节的页缓冲器，并将整个存储器阵列划分为512页，每页16字节。写入过程分为两步，首先把数据写入页缓冲器(称为页加载周期)，其次是在内部定时电路的控制下把页缓冲器中的内容送指定的E2PROM存储单元(称为页存储周期)。WEA14A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VSSD7D6D5D4D3VCCA13A8A9A11A10CEOE1282273264255246237282562282192010191118121713161415图2.19Intel28256芯片引脚图4.28256的组成特点

28256是一种32K×8的E2PROM，28个引脚，双列直插式，引脚分布如图2.19所示。数据线8位，地址线15位，使用单一+5V电源，与62256的引脚完全兼容；修改时，28256A只需TTL信号电压即可修改。5.Flash快闪存储器AT29C010A的组成与特点

AT29C010A是一种并行，高性能，＋5V在线擦写和单一＋5V供电的闪存芯片。片内有1Mbit(128K×8b)的存储空间，分成1024个区，每区128个字节，以区为单位进行编程。AT29C010A的快速读取时间为70ns，快速分区编程周期为10ms，低功率电流50mA，CMOS维持电流100µA。

AT29C010A的内部组成如图2.20所示，片内有2个8KB的可锁定自举模块，用来存储自举程序和参数表。数据线8位，地址线17位，寻址范围1Mbit。其中高位地址线A16～A7提供1024个分区地址，低位地址A6～A0提供每个分区内128个字节单元的地址。AT29C010A的工作方式与E2PROM相同，按字节读出。但在编程写入时与E2PROM不同，按区进行。每区128字节，如果某分区有一个数据需要