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0.3.4 ROM(只读存储器)
2015-12-01 16:48:15     我来说两句
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本文所属图书 > 深入理解8051单片机系统

本书详细介绍了8051单片机的各种功能。主要内容包括8051微控制器、8051汇编语言编程、跳转指令、循环指令、调用指令、I O端口编程、8051寻址方式、算术逻辑指令与程序、8051 C语音编程、8051硬件接线、8051定时  立即去当当网订购

ROM是一种掉电后不丢失信息的存储器。由于这个原因,ROM也称为非易失性(non volatile)存储器。只读存储器有多种类型,例如PROM、EPROM、EEPROM、Flash EPROM以及掩膜ROM,下面进行分别讨论。

PROM(可编程ROM)和OTP

PROM是一种能烧入信息的ROM,也就是说,PROM是用户可编程存储器。PROM中的每一位都是带熔断器的,通过烧断熔断器来编程。如果烧入PROM的信息是错误的,PROM就需要丢弃,因为熔断丝是不可修复的,由于这个原因,PROM也称为OTP(一次性可编程)。编程ROM也称为烧写(burning)ROM,或者叫做ROM烧写器或ROM编写器的特殊装置。

例0-12给定的存储器芯片有12个地址引脚和4个数据引脚,请找出:(a)组织结构;(b)容量。

解:

(a)这个存储芯片有4096个位置(212=4096),每个位置能保存4位数据,所以结构就是4096×4,也常用4K×4表示。

(b)容量等于16Kb,因为总共是4K个位置,每个位置能保存4位数据。

例0-13一个512K存储器芯片有8个数据引脚,请找出:(a)组织结构;(b)这个存储器芯片的地址引脚数。

解:

(a)存储器芯片有8个数据引脚,则代表芯片中每个位置能保存8位数据。为了找出这个存储器芯片的位置数,需要用数据引脚数去除容量。512K/8=64K;所以,存储器芯片的组织结构是64K×8。

(b)芯片有16根地址线,因为216=64K。

EPROM(可擦除可编程ROM)和UV-EPROM

EPROM的发明让改变PROM中烧写的程序成为可能。在EPROM中,可以在编写程序之后擦除上千次,这在基于微处理器的工程原型的开发中很有必要。一种广泛使用的EPROM叫做UV-EPROM,其中UV代表紫外线。UV-EPROM的唯一问题就是擦除其中的内容需要花费高达20分钟的时间。所有的UV-EPROM芯片都有一个小窗口,以方便程序员将紫外线(UV)塞进去从而将内容擦除,由于这个原因,EPROM也称为UV-可擦除EPROM或简单的UV-EPROM。图0-10给出了UV-EPROM芯片的引脚。


 

为了对UV-EPROM芯片进行编程,需要采取以下步骤:

1.擦除芯片中的内容。为了擦除芯片中的内容,就得先将它从系统板的插座上取下来,然后将它放在EPROM擦除装置上照射紫外线辐射15~20分钟。

2.编程到芯片。为了编写UV-EPROM芯片程序,就得先将它放在ROM烧写器(编程器)中。ROM烧写器使用12.5 V或更高的电压来烧写代码或数据到EPROM中,具体的电压取决于EPROM的类型。电压参考UV-EPROM数据手册中的Vpp。

3.将芯片放回系统板的插座上。

从以上步骤可以看出,不仅需要EPROM编程器(烧写器),同时也需要EPROM擦除器。UV-EPROM主要的缺陷就是它不能在系统板上进行擦除以及编程。为了解决这问题,就发明了EEPROM。
注意表0-5中的IC编号的表达形式,例如,UV-EPROM的27128-25是指容量为128Kb以及访问时间为250 ns,存储器芯片的容量由器件编号表示,而访问时间则由去掉了0的结尾的数表示。如例0-14所示。


 


在器件编号中,C代表CMOS技术。注意,27XX常代表UV-EPROM芯片,存储器芯片的全面列表请参看JAMECO(jameco.com)或JDR(jdr.com)的目录。

EEPROM(电可擦除可编程ROM)

相比于EPROM,EEPROM有好几个优势,比如它使用电擦除,因此擦除时间很快,而不是紫外线擦除所需要的20分钟。另外,在EEPROM中还可以选择按字节擦除,而在UV-EPROM中却只能擦除所有的内容。然而,EEPROM主要的优势体现在它可以在系统板上进行擦除而不需要从插座中移出来。

例0-14对于ROM芯片27128,请找出数据引脚和地址引脚数。

解:27128包含:容量为128Kb;结构为16K×8(所有ROM都有8个数据引脚),这就表明有8个数据引脚和14个地址引脚(214=16K)。

与UV-EPROM不同的是,EEPROM不需要任何的外部擦除和编程装置,为了充分使用EEPROM,设计者必须将编程EEPROM所需的电路整合到系统板中去。通常情况下,EEPROM每比特的价格要比UV-EPROM贵得多。

闪存EPROM

自20世纪90年代初期以来,Flash EPROM就已经是很有名气的可编程存储器芯片了,主要原因如下:首先,它擦除整个内容的时间很短,只需要一眨眼的工夫,这也是它为什么称为闪存的原因;其次,它的擦除方法是电擦除,由于这个原因,它有时也被称为Flash EEPROM。为了防止混淆,我们通常称它为闪存。EEPROM与闪存主要的不同是,当闪存中的内容要擦除时,也只可以被全部擦除;相反,EEPROM则可以只擦除想擦除的字节。尽管近年制造的闪存能把内容分成块,擦除的时候能分块擦除,但与EEPROM不同的是,闪存还是不能按字节擦除。因为闪存能在系统板上进行编程,所以它广泛使用于升级PC的BIOS ROM。一些设计者相信闪存会代替硬盘而作为大容量存储的媒介,这将会极大地提升计算机的工作效率,因为闪存是半导体存储器,它的访问时间在100 ns左右,而硬盘的访问时间却在几十毫秒之间。为了实现这一想法,闪存的编程/擦除周期寿命必须要变得无限长,就像硬盘一样。编程/擦除周期指的是在芯片还能使用之前,能擦除或编程的次数。就目前来看,Flash和EEPROM的编程/擦除的周期是100000次,UV-EPROM的周期是1000次,而RAM和硬盘的周期则是无数次的。如表0-6中的一些样例芯片所示。


 


掩膜ROM

掩膜ROM是ROM的一种,它里面的内容是由IC制造商编写的。换句话说,它不是用户可编程ROM。掩膜这个概念是在IC制造中使用的。因为制造过程很复杂,所以只有当需求量很高(成千上万个)时且可以十分肯定其中的内容不需要改变的时候,才会使用掩膜ROM。通常在项目开发阶段使用的是UV-EPROM或Flash,只有在代码/数据都已经确定了之后才生产掩膜版本的产品。掩膜ROM的主要优势是成本,它比其他的ROM要便宜很多,但是,如果代码/数据出错,那么整个批次的产品就报废。必须注意的是,所有的ROM存储器都有8位数据引脚,所以结构就是×8。

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