地址译码方式详解.docx

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地址译码方式详解

存储器是用来存放数据的集成电路或介质，常见的存储器有半导体存储器（ROM、RAM）、光存储器（如CD、VCD、MO、MD、DVD）、磁介质存储器（如磁带、磁盘、硬盘）等。

存储器是计算机极为重要的组成部分，有了它计算机才具有存储信息的功能，使计算机可以脱离人的控制自动工作。

单片机系统中主要使用的存储器是半导体存储器，从使用功能上，可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两类。

RAM主要用于存放各种现场数据、中间计算结果，以及主机与外设交换信息等，它的存储单元的内容既可读出，又可写入。

ROM中存储的信息只能读出，不能写入，如PC机主板上的存放BIOS程序的芯片就是ROM存储器。

2.3.1 RAM存储器

RAM存储器是指断电时信息会丢失的存储器，但是这种存储器可以现场快速地修改信息，所以RAM存储器是可读写存储器，一般都作为数据存储器使用，用来存放现场输入的数据或者存放可以更改的运行程序和数据。

根据其工作原理不同，可分为以下两类：

基于触发器原理的静态读写存储器（SRAM，StaticRAM）和基于分布电容电荷存储原理的动态读写存储器（DRAM，DynamicRAM）。

一般SRAM用于仅需要小于64KB数据存储器的小系统或作为大系统中高速缓冲存储器；而DRAM常用于需要大于64KB的大系统，这样刷新电路的附加成本会被大容量的DRAM低功耗、低成本等利益所补偿。

SRAM的基本结构如图所示。

RAM的结构大体由三部分组成：

地址译码器，存储矩阵，输入/输出电路。

 SRAM的基本结构

1.地址译码方式

地址译码有两种方式，一种是单译码方式，或称为字结构方式；另一种是双译码方式，或称为X-Y译码结构。

1）单译码方式

16字×4位的存储器共有64个存储单元，排列成16行×4列的矩阵，每个小方块表示一个存储单元。

电路设有4根地址线，可寻址24＝16个地址逻辑单元，若把每个字的所有4位看成一个逻辑单元，使每个逻辑单元的4个存储单元具有相同的地址码，译码电路输出的这16根字线刚好可以选择16个逻辑单元。

每选中一个地址，对应字线的4位存储单元同时被选中。

选中的存储单元将与数据位线连通，即可按照要求实现读或写操作了。

 16字×4位单译码存储器结构

2）双译码结构

下图是一个双译码结构的16字×1的地址译码存储器。

视每个字的1位存储单元构成一个逻辑单元，图中每个小方块表示一个逻辑单元。

16个可寻址逻辑单元排列成4×4的矩阵，为减少地址译码电路的输出数量，采用双重译码结构，每个地址译码的输出线数为22＝4根（单译码方式需16根地址输出线）。

图中A0、A1是行地址码，A2、A3是列地址码。

行、列地址经译码后分别输出4根字线X0～X3和Y0～Y3。

X字线控制矩阵中的每一行是否与位线连通，一行中究竟哪个逻辑单元被选中则由Y字线控制。

被选中的单元将与数据线连通，以交换信息。

图2.3.3 双译码结构地址译码存储器

2.读写控制电路

在RAM结构中，读出和写入的数据线是公用的，为控制电路中数据的流向，设立了专门的读写控制电路。

读写控制电路

门G1、G2是控制信号为高电平有效的三态门，I/O线即为RAM的外接数据总线。

在控制信号的作用下，它可以和存储单元的内部数据线D接通或断开。

当片选信号CS=0有效时，读写控制信号WE可以控制信号的流向。

若WE=1时，外电路向存储器读取数据，门G4导通，输出高电平，门G3截止，对应输出给三态门G1的控制信号无效，G1输出高阻状态，G2开启，D上的数据通过G2送到总线I/O上，实现读操作。

当WE=0时，情况刚好和前面相反，这时G1开启，G2输出高阻状态，数据只能由I/O送给D，实现写操作。

2.3.2 ROM存储器

只读存储器（ROM）的特点是：

其内容是预先写入的而且一旦写入，使用时就只能读出不能改变，掉电时也不会丢失。

1.ROM的结构与工作原理

ROM的结构与RAM十分相似，它由存储矩阵、地址译码器、读放与选择电路组成。

地址译码器可以是单译码，也可以是双译码。

 ROM的结构框图

2.ROM的点阵结构表示法

如图所示，将存储器字线和位线画成相互垂直的一个阵列，每一个交叉点对应一个存储元，交叉点上有黑点表示该存储元存1，无黑点表示该存储元存0，这就是存储器的点阵图表示方法。

ROM点阵结构表示法是一种新思路，它对后来其他可编程器件的发展起到了奠基作用。

  ROM的点阵结构表示图

如果把ROM看作组合逻辑电路，则地址码A1A0是输入变量，数据码D3～D0是输出变量，由上图可得输出函数表达式：

逻辑函数是与或表达式，每一条字线对应输入变量的一个最小项。

由此可列出逻辑函数真值表。

 上图中ROM存储器的内容

地址（输入端）

数据（输出端）

A1

A0

D3

D2

D1

D0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

3.闪速存储器

闪速存储器（FlashEEPROM）可以用来存放程序，但由于其读写方便，也可以像RAM一样存放经常需要修改的数据，所以又称为FlashMemory。

与其他类型半导体存储器相比较，FlashEEPROM具有大容量、读写方便、非易失性和低成本4个显著优点，在单片机控制系统和移动信息设备中得到广泛的应用。

1）低电压在线编程，使用方便，可多次擦写

现代的FlashEEPROM存储器都只使用5V或3V单电源供电，而编程时所需的高压及时序均由片内的编程电路自动产生，外围电路少，编程就像装载普通RAM一样简单，而高压编程电流也只有几毫安，因此非常适合于在应用系统中（尤其在低电压系统中）进行在线编程和修改，在智能化的工业控制和家电产品等方面都得到了很广泛的应用。

其可重复擦写寿命也都在105次以上，能够满足许多场合的需要。

2）按块/按扇区擦除，按字节编程

FlashEEPROM产品，可以以小扇区为单位进行擦除（几十字节到几百字节为一个扇区），也可以全片快速擦除。

而编程则是按字节进行。

3）完善的数据保护功能

FlashEEPROM具有以下5种软、硬件保护功能，保证片内数据不会意外丢失。

（1）噪声滤波器：

所有的控制线都有过滤电路，以消除任何小于15ns噪声脉冲。

（2）Vcc感应器：

一般Vcc跌至3.8V以下（对3V器件为1.8V以下）时，编程将被禁止。

（3）上电延迟：

Vcc在上电后的5ms内，编程被禁。

（4）三线控制：

OE、CE及WE三条控制线只要一条不处于正确电平，编程将被禁止。

（5）软件数据保护：

所有对FlashEEPROM的数据的改写都需要通过编程算法完成。

在单片机系统中主要采用大容量的FlashEEPROM，对FlashEEPROM的访问通过分页面的方法来进行，详细的接线方法见第7章。