MCU存儲系統(tǒng)的基本知識

MCU存儲系統(tǒng)的基本知識這一篇主要講講ROM\RAM\Flash的一些零碎知識點，網(wǎng)上也能找到很多資料。1ROM1.1概述只讀存儲器（Read-onlymemory,ROM），當然從廣義上來講，也有一些器件，例如Flash，EPROM等等，通過某種手段可以編程的，也屬于ROM的范疇的。ROM一般用在一些程序的存儲和數(shù)據(jù)的存儲，這里程序多半是比較固定的程序（Firmware，固件，一種跟硬件強相關的程序，例如驅動等等），這里的數(shù)據(jù)多半是固化的表項，查找表等等不會怎么改變的表項。1.2基本原理HDL設計中，對于小ROM，深度和位寬都不大，一般使用組合邏輯就可以做一個ROM。如果數(shù)據(jù)比較大，比如1K*4B這種，就換一種ROM，使用標準單元MaskROM，來做存儲，如下圖所示。百度百科對MASKROM的定義，是制造商為了要大量生產，事先制作一顆有原始數(shù)據(jù)的ROM或EPROM當作樣本，然后再大量生產與樣本一樣的ROM，這一種做為大量生產的ROM樣本就是MASKROM，而燒錄在MASKROM中的資料永遠無法做修改。1.3分類一種是真的寫了就沒法改的ROM；一種是可以寫一次的ROM（one-timeProgrammableread-onlymemory），使用的高壓反熔絲技術；一種是可擦出的能、能寫多次的ROM（Erasableprogrammablereadonlymemory），使用紫外線擦除；一種是電擦除的EEPROM（ElectricallyErasableprogrammablereadonlymemory，EEPROM），再到后來東芝搞的Flash。工業(yè)界第一種ROM和最后一種的Flash用的比較多。2Flash1.1原理非遺失性的存儲，是在ROM的基礎上演進出來的。目前主流是NAND和NOR。模擬的團隊來做flash?？梢匀我獾刂吩L問。對于連續(xù)地址讀訪問，NAND和NOR的帶寬差距不大。NAND是存儲塊訪問，NOR可以Byte訪問?？偟膩碚f，NOR特點就是比較細的訪問，基本啟動程序放NOR中，穩(wěn)定性和可靠性也稍微高一些；NAND訪問數(shù)據(jù)塊比較好，通常數(shù)據(jù)放NAND中，而且成本也較低。圖：NORFlash的時序ale:addresslockenable；一般Flash不會直接集成到芯片中，如果集成在芯片外面，IO數(shù)量增加，NOR解決辦法就是數(shù)據(jù)和地址復用，當ale為高的時候，addr上走的是地址，當ale為低且csn為低的時候，addr上走的是數(shù)據(jù)。wen：writeenable；用于指示讀還是寫。rdy：對于芯片和FLash分離，因為是異步接口，所以使用rdy信號用來握手。對于MCU來講，如果把小的NORflash集成到芯片內部，就可以直接使用同步接口，也就是SRAM的接口。圖：NANDFlash時序CLE：ChipLockEnable；可以看到NAND也是數(shù)據(jù)和地址線復用的。NAND可以大塊的數(shù)據(jù)讀寫，多了些Command。NANDFlash在MCU中的比較少。Flash跟ROM和RAM不同，不想數(shù)字的可以直接用工具生成，這個需要模擬團隊自己做。3RAM1.1基本概念StaticRandomAccessMemory，靜態(tài)的，隨機的訪問。靜態(tài)的，不用刷新，不像DRAM需要隨時刷新，但是SRAM沒有DRAM的集成度高，面積比較大。另外，速度和功耗比DRAM好一些。圖：存儲一個bit的SRAM的結構6個CMOS管子組成一個SRAM單元，Q1和Q3組成反相器，Q2和Q4組成反相器，兩個反相器組成一個環(huán)路，這樣，只要不掉電，這個邏輯環(huán)就不會變，跟觸發(fā)器原理有點類似。Q5用于控制輸入，Q6用于控制輸出，兩個管子相當于輸入和輸出的開關。1.2分類singleportSRAM：不會發(fā)生讀寫沖突，因為之后一個端口，要么讀，要么寫；盡量做到先寫后讀，或者初始化再度，否則讀出來的數(shù)據(jù)有可能不對（原因是SRAM的軟失效）。對于軟失效，可以加一個ECC校驗，例如寸10bir，其中2bit是校驗位。TwoportSRAM：FOGA的讀寫沖突允許，但是ASIC不可以，在同一個時刻，讀地址和寫地址不要一樣。FIFO一般是TPSRAM。DualportSRAM：也是兩個端口A、B，可以A讀B寫，也可以A寫B(tài)讀，不在局限于只能誰讀誰寫。可靠性，面積和率都不是很好。工程上，使用兩個SRAM，做乒乓操作，實現(xiàn)TPSRAM的功能，一個讀的時候，另外一個寫。兩個SRAM加起來面積可能比TPSRAM小一些。對于幾百幾K的bit位，直接用D觸發(fā)器來存儲比較好。1.3接口SRAM有一個需要注意下，就是Redundancy接口，用于擴展SRAM的，在比較的大的memory中會用，例如cache，這個接口可選的。用法的話，舉個例子這個就是說，當SRAM中有一塊壞掉了，這個時候就在尾部在接一塊SRAM存儲，就把壞塊的地址映射到新加的存儲塊中，這個時候就要用的Redun