只讀存儲器完整版本

只讀存儲器單片機(jī)原理與應(yīng)用

只讀存儲器1.1固定只讀存儲器ROM1.2可編程只讀存儲器PROM1.3可改寫只讀存儲器EROMP1.4電察除與FLASH快閃只讀存儲器1.5只讀存儲器舉例1.1固定只讀存儲器ROM

固定只讀存儲器采用掩模工藝制成，因此也稱為掩模式只讀存儲器，由廠方生產(chǎn)時寫入。只讀存儲器實(shí)質(zhì)上是一種單向通導(dǎo)的開關(guān)矩陣，可由二極管構(gòu)成，也可由MOS管或雙極型晶體管構(gòu)成。

1.由二極管構(gòu)成的只讀存儲器由二極管構(gòu)成的只讀存儲器如圖2.11所示，共有4個存儲單元，每個單元4位，采用字譯碼方式。若有二極管的位存1，則沒有二極管的位存0，如圖2.11(b)所示。設(shè)給定地址A1A0=10，表示選中字2，即X2輸出高電平。這樣，第3，1，0列的二極管通導(dǎo)，D3，D1，D0輸出高電平，D2仍輸出低電平，即讀出D3~D0=1011。圖2.11由二極管構(gòu)成的只讀存儲器x0X1X2X3字地址譯碼器D3D2D1D0(a)二極管陣列A0A1

位字012301101101102100131111(b)存儲數(shù)據(jù)2.復(fù)合譯碼方式的MOS型只讀存儲器除了字譯碼方式外，還有復(fù)合譯碼方式的只讀存存儲器。圖2.12所示是由MOS管構(gòu)成的復(fù)合譯碼方式的1024×1位只讀存儲器。有10條地址線，分成兩部分，其中A4~A0送行地址譯碼器X，經(jīng)譯碼后選擇32行中的某一行；A9~A5送列地址譯碼器Y，經(jīng)譯碼后選譯32列中的某一列。T31~T0為列控制門。當(dāng)某一行和某一列選中，則交叉處為選中單元，所存數(shù)據(jù)經(jīng)反相器輸出。……Y地址譯碼器31300111T31T30T0……A9A8A7A6A5圖2.12復(fù)合譯碼MOS管只讀存儲器....0131A0A1A2A3A4X地址譯碼器VCC1.2可編程只讀存儲器PROM

可編程只讀存儲器是廠方生產(chǎn)出來時，所存信息為0或全1，用戶買回后可進(jìn)行一次性寫入。其構(gòu)成方式有多種，小容量的可由多發(fā)射極晶體管構(gòu)成，采用字譯碼方式，如圖2.13所示。對于大容量，多采用復(fù)合譯碼方式。其單元電路可由二極管構(gòu)成，也可由MOS型三極管構(gòu)成，如圖2.12所示。若用二極管或多發(fā)射極晶體管構(gòu)成，是在發(fā)射極與位線之間通過熔絲連接。若用MOS型三極管構(gòu)成，是在漏極與地線之間通過熔絲連接?！璙CC....

讀寫控制電路D7讀寫控制電路D0字地址譯碼器X0X31A0A1A2A3A4圖2.13多發(fā)射極晶體管PROM

寫入時，根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)，有選擇地通一大電流，將某些單元電路中的熔絲燒斷。比如寫入0的單元熔絲燒斷，那么寫入1的單元熔絲保留。讀出時，熔絲燒斷的單元無電流輸出，熔絲保留的單元有電流輸出1。即一次性寫入的只讀存儲器。1.3可改寫只讀存儲器EPROM

可改寫只讀存儲器是指其中的內(nèi)容可用特殊手段擦去，然后重新寫入。基本單元電路如圖2.14所示，稱為浮空柵雪崩注入式MOS電路，簡稱為FAMOS。VCVDT1T2T4T3VP編程脈沖寫入脈沖浮空柵極存儲單元地址選擇(b)連接電路圖2.14可改寫EPROM(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)-----SiO2浮空柵極++++P+P+N

可改寫只讀存儲器是在N型基片上生成兩個高濃度的P型區(qū)，通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在SiO2絕緣層中，與四周無直接的電氣聯(lián)接。多晶硅柵下是約1000埃的SiO2，上面有一層約1μm厚的SiO2復(fù)蓋層。這種電路以浮空柵極是否帶電來表示存1或者0。浮空柵極帶電后(比如負(fù)電荷)，就在其下面，源極和漏極之間感應(yīng)出正的導(dǎo)電溝道，使MOS管通導(dǎo)，表示存入1或0。若浮空柵極不帶電，則不能形成導(dǎo)電溝道，MOS管不通導(dǎo)，即存入0或者1。在構(gòu)成存儲單元時，需配以MOS管作為地址選擇與讀/寫控制，如圖2.14(b)所示。

寫入時，地址選中，T2管通，寫入數(shù)據(jù)加在T3管的柵極。寫入1時，T3管加高電平而通導(dǎo)，VC與VD之間加25V的高電壓，于是源漏極之間被瞬時擊穿，發(fā)生雪崩效應(yīng)，能量大的電子穿過絕緣層注入浮空棚極中。編程脈沖結(jié)束，T4管截止，注入到浮空柵極中的電子保存下來，即寫入1；若寫入0，則T3管棚極加低電平，T3管不通，不發(fā)生雪崩效應(yīng)，浮空柵極無電子注入。改寫時，用紫外線照射，使浮空棚極中的電子獲得能量，而泄漏掉，然后寫入。寫入時的編程脈沖的寬度為50ms。寫入后，用金屬薄片將芯片窗口蓋住，以免受到光照。1.4電察除與Flash快閃只讀存儲器1.電察除只讀存儲器E2PROM

電擦除只讀存儲器是通過一定的電壓(或電流)來擦除其中存儲的信息，然后重新寫入。它的優(yōu)點(diǎn)是能在應(yīng)用系統(tǒng)中在線改寫，斷電后信息保存，因此目前得到廣泛的應(yīng)用。工作原理與EPROM類似，也是通過浮空柵極中的電荷表示二進(jìn)制信息。區(qū)別是在E2PROM存儲器的漏極上面增加了一個隧道二極管，從而生成兩個浮空柵。這樣，可在外層?xùn)艠O與漏極之間施加不同極性的電壓，以決定電荷進(jìn)入內(nèi)層浮空柵，還是從內(nèi)層浮空柵中逸出。即寫入或者擦除。

E2PROM的編程與擦除電流很小，可用普通電源供電，編程/擦除的時間大約為10mS。2.快閃存儲器(Flashmemory)Flash存儲器簡稱為閃存，與E2PROM類似，也是一種電擦寫型ROM。與E2PROM的主要區(qū)別是E2PROM是按字節(jié)擦寫，速度慢；而閃存是按塊擦寫，速度快。從結(jié)構(gòu)上來看，F(xiàn)lash芯片可分為串行傳輸和并行傳輸兩大類型。其中串行傳輸節(jié)約空間和成本，但存儲容量較小，速度慢；而并行Flash存儲容量大，速度快，存取時間約為65～170ns。

Flash存儲器又分為整體擦除(BulkErase)、自舉塊(BootBlock)和快擦寫文件(FlashFile)三種結(jié)構(gòu)。整體擦除是將整個存儲陣列組織成單一塊，擦除時整體進(jìn)行。自舉塊結(jié)構(gòu)是將整個存儲陣列劃分為大小不同的塊，其中一部分用作自舉塊和參數(shù)塊，存儲自舉程序和參數(shù)表；其余為主塊，存儲應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；編程時，每塊可獨(dú)立擦寫；其特點(diǎn)是存儲密度大，速度快。塊擦寫文件結(jié)構(gòu)是將整個存儲陣列劃分成大小相等的塊，以塊為單位進(jìn)行擦寫，存儲密度更大.1.5只讀存儲器舉例1.Intel2764的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與連接使用

Intel2764是一種8K×8的紫外線擦除EPROM，28個引腳，雙列直插式，HMOS工藝，速度快，讀取時間為200ns；其引腳分布和內(nèi)部組成如圖2.15所示，數(shù)據(jù)線8位，地址線13位。圖2.15Intel2764引腳與內(nèi)部組成128227326425524623727642282192010191118121713161415VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVCCN.CPGMD3D7D6D5D4A8A9A11A10CEOE(a)引腳圖OEPGMCEA12～A0輸出片選和編程邏輯Y地址譯碼X地址譯碼輸出緩沖器I/O控制門8K×8存儲矩陣....(b)內(nèi)部組成

讀出時，行地址經(jīng)譯碼后選中X方向的某一行，列地址選中列方向Y的某一組。在I/O控制門的控制下，數(shù)據(jù)經(jīng)輸出緩沖器輸出。當(dāng)為高電平時，芯片未選中，降低功率使用，最大工作電流75mA，最大靜止電流為35mA。2764的工作方式選擇如表2.3所示；與CPU的連接如圖2.16所示，片選信號由高位地址譯碼產(chǎn)生。RD/PSEN譯碼器A12～A02764D7～D0CSOEA12～A02764D7～D0CSOEA12～A02764D7～D0CS0EA12～A02764D7～D0CS0E圖2.16用2764組成32K×8的ROM地址鎖存器A7～A0A14A13A12～A8CPUD7～D0ALECEOEPGHVPP

VCC

輸入/輸出

方式

001+5V+5V輸出

讀出

1××+5V+5V高阻態(tài)

靜止等待

01負(fù)脈沖

+21V+5V輸入

編程

001+21V+5V輸出

程序校驗(yàn)

1(×)××(1)+21V+5V高阻態(tài)

編程禁止

表2-32764工作方式選擇2.27512的組成特點(diǎn)

27512是一種64K×8的EPROM，28個引腳，雙列直插式，引腳分布如圖2.17所示；采用新型固件強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，高密度，高性能價格比，速度快，單字節(jié)讀取時間小于250ns；數(shù)據(jù)線8位，地址線16位，單一+5V電源，最大工作電流為100mA，最大靜止電流為40mA。D7A10VCCA13A8A9A11A141282273264255246237275122282192010191118121713161415A15A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND圖2.17Intel27512芯片引腳圖D6D5D4D3CE/PGMOE/VPP3.2864的組成與特點(diǎn)

2864是一種8K×8的電擦除E2PROM，28個引腳，雙列直插式，引腳分布和內(nèi)部組成如圖2.18所示。數(shù)據(jù)線8位，地址線13位，單一+5V電源，最大工作電流為160mA，最大靜止電流為60mA，單字節(jié)讀取時間小于250ns。2864A僅需一般TTL電壓信號即可改寫。圖2.18Intel2864引腳與內(nèi)部組成I/O0I/O1I/O2N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0GNDVCCN.CWEI/O3I/O7I/O6I/O5I’O4A8A9A11A10CEOE128227326425524623728642282192010191118121713161415(a)引腳圖(b)內(nèi)部組成X地址譯碼8K×8E2PROM存儲矩陣....A0A7....……CEWEOE控制邏輯…輸入輸出緩沖器/鎖存器D7….D0Y地址譯碼A8A12...引腳名稱

A12～A0

地址線

CE片選

OE輸出允許

I/O7～I(xiàn)/O0

數(shù)據(jù)線WE寫入

N.C未用

(c)引腳名稱

內(nèi)部設(shè)有頁緩沖器，可按頁寫入，提供編程時所需要的全部定時信號，引腳與6264完全兼容，工作方式如表2.4所示。寫入時，2864有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入，另一種是頁面寫入。字節(jié)寫入：寫入前，自動對所要寫入的單元進(jìn)行擦除，不需要專門的擦除操作。寫入一個字節(jié)的時間大約為5ms。

表2-42864工作方式選擇CEOEWEI/O7～I(xiàn)/O0方式1××高阻態(tài)維持001DOUT讀出01負(fù)脈沖DIN寫入001DOUT查詢

頁面寫入：內(nèi)部設(shè)置有16字節(jié)的頁緩沖器，并將整個存儲器陣列劃分為512頁，每頁16字節(jié)。寫入過程分為兩步，首先把數(shù)據(jù)寫入頁緩沖器(稱為頁加載周期)，其次是在內(nèi)部定時電路的控制下把頁緩沖器中的內(nèi)容送指定的E2PROM存儲單元(稱為頁存儲周期)。WEA14A12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VSSD7D6D5D4D3VCCA13A8A9A11A10CEOE1282273264255246237282562282192010191118121713161415圖2.19Intel28256芯片引腳圖4.28256的組成特點(diǎn)

28256是一種32K×8的E2PROM，28個引腳，雙列直插式，引腳分布如圖2.19所示。數(shù)據(jù)線8位，地址線15位，使用單一+5V電源，與62256的引腳完全兼容；修改時，28256A只需TTL信號電壓即可修改。5.Flash快閃存儲器AT29C010A的組成與特點(diǎn)

AT29C010A是一種并行，高性能，＋5V在線擦寫和單一＋5V供電的閃存芯片。片內(nèi)有1Mbit(128K×8b)的存儲空間，分成1024個區(qū)，每區(qū)128個字節(jié)，以區(qū)為單位進(jìn)行編程。AT29C010A的快速讀取時間為70ns，快速分區(qū)編程周期為10ms，低功率電流50mA，CMOS維持電流100μA。

AT29C010A的內(nèi)部組成如圖2.20所示，片內(nèi)有2個8KB的可鎖定自舉模塊，用來存儲自舉程序和參數(shù)表。數(shù)據(jù)線8位，地址線17位，尋址范圍1Mbit。其中高位地址線A16～A7提供1024個分區(qū)地址，低位地址A6～A0提供每個分區(qū)內(nèi)128個字節(jié)單元的地址。AT29C010A的工作方式與E2PROM相同，按字節(jié)讀出。但在編程寫入時與E2PROM不同，按區(qū)進(jìn)行。每區(qū)128字節(jié)，如果某分區(qū)有一個數(shù)據(jù)需要