整理单片机只读存贮器.docx

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整理单片机只读存贮器

§2.1只读存储器

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，ROM器件还具有结构简单、信息度高，价格低，非易失性和可靠性高等特点。

对ROM内容的设定（写入）称为编程，根据编程方式的不同，ROM可分为四类：

掩膜ROM（MaskROM）

可编程ROM（即PROM）

可擦除可编程ROM（EPROM）

电可擦除可编程ROM（EEPROM）。

2．1．1掩膜型ROM

掩模型ROM中的信息是由生产厂家根据用户要求（给定的程序和数据）对芯片图形掩膜后进行两次光刻而制成的，所以，生产第一片这样的ROM是很昂贵的，但复制同样内容的ROM就很便宜，因而掩膜式ROM适用于成批生产的定型产品，如用于存放PC/XT的BIOS，BASIC语言解释程序，或系统监控程序等。

掩膜ROM中的每个存储元电路只需用一个偶合元件，一般可用二极管、MOS晶体管、双极型晶体管构成。

一般MOS型的集成度高、功耗小、但速度慢，双极型的速度快，但功耗大，所以只适用于速度要求较高的系统中。

图所示为一个简单的4×4位MOS型ROM，采用单译码结构，两位地址线A1A0译码后可译出四种状态（00，01，10，11），输出4条（字）选择线，可分别选中四个单元，每个单元有4位数据（D3一D0）输出。

掩膜ROM示意图

在图中所示的矩阵中，在行和列的交叉点上，有的连有MOS管，有的没有连，这是生产厂家根据用户提供的程序来决定的。

有管子表示该位为“0”，没有管子，表示该位为“1”。

若地址线A1A0＝00，则选中0号单元，即字线0为高电平，则凡与该行相连的MOS管导通（如D2、D0列），对应的位（列线）输出为0，而不与该行相连的列线（位）因无MOS管而输出为“1”，如D3、D1两列为1，则第一行（即第0单元）输出D3——D0＝1010。

可见存储器的内容取决于制造工艺。

下表为上图存储矩阵的存放内容。

2．1．2可编程ROM（PROM）

为了方便用户根据自己的需要确定ROM的内容，提供了一种可编程ROM（即PROM），它允许用户编程一次。

在PROM中，通常用二极管或双极型三极管作存储单元。

右图所示是用双极型三极管作存储元电路的，在这种存储单元中，每一位三极管的发射极上串接一个可熔金属丝，出厂时所有管子发射极上的熔丝是完整的，管子可将位线和字线连通，表示存有信息“0”（即整个芯片末使用前全为“0”）。

用户编程时，根据程序要求，对需要写入“l”的位，通以足够大的脉冲电流[典型的熔断电流为（50—100）nA，周期为几个微秒]，使相应位的熔丝烧断，该位便存入信息“l，，。

末被熔断的位仍为“0”，从而实现了信息的一次性写入。

虽然PROM可由用户自由编程写入信息，但由于熔丝一旦编程烧断，就无法恢复，所以，PROM只允许用户编程一次，这对需要经常修改程序内容的应用场合是很不方便的。

目前，很多OTP型的单片机就是一次性编程的。

2．1．3可擦除可编程R0M（EPROM）

1．结构

掩膜型ROM和PROM中的内容一旦写入，就无法再改变，为了开发方便，可以擦除重写的可编程只读存贮器应运而生。

EPROM由于是以浮栅型MOS管作存储单元，它里面存储的内容可以通过紫外线光的照射而被擦除，而且又可再用电流脉冲对其重新编程写入程序或数据，而且还可多次进行擦除和重写，故称为可擦除可编程序ROM，因而EPROM得到了广泛的应用。

2．典型EPROM芯片介绍——2764

典型EPROM芯片有多种型号，常用的有：

2716（2K×8）、2732（4K×8）、2764（8K×8）、27128（16K×8）、27256（32K×8）等。

下面以2764（8K×8）芯片为例，说明EPROM的性能和工作方式。

Intel2764是8K×8的EPROM。

图所示是2764的外引脚和功能框图。

管脚定义如下：

A0一A12：

地址线，13位（对应8K存储单元），输入；

O7—O0：

数据线，8位，双向，编程时作数据输入线，读出时作数据输出线；

：

片选允许，输入,低电平有效；

：

输出允许，输入,低电平有效，连读信号

；

：

编程脉冲控制端，输入，连编程控制信号；

Vpp：

编程电压输入端；

Vcc：

电源电压，十5V。

（1）工作方式2764有4种工作方式：

读方式、编程方式、检验方式和备用方式，

●读方式

这是2764最常使用的方式，在读方式下，Vcc和Vpp均接十5V电压，

接低电平，从地址线A12——A0接收CPU送来的所选单元地址，然后使

、

均有效（为低电平），于是经过一个时间间隔，所选单元的内容即可读到数据总线上。

图为2764读方式时的时序图：

由图可知，芯片允许信号面必须在地址稳定后有效，以保证正确读出所选单元数据。

●备用方式

即2764工作于低功耗方式，该方式与芯片未选中时类似，这时芯片从电源所取的电流从l100mA下降到40mA，功耗降为读方式下的25％。

只要使

端输入一个TTL高电平信号即可使2764工作于备用方式，该方式使数据输出呈高阻态。

由于读方式时

和

是连在一起的，所以，当某芯片末被选中时

和

处于高电平状态，则此芯片就相当处于备用方式，可大大降低功耗。

●编程方式

在编程方式下，只要将Vpp接25V（不同型号芯片所加电压不同，有的芯片仅需加12．5V电压加得不正确会烧坏芯片，应注意器件说明）Vcc加十5V，

端和

端为高电平，从地址线A12一A0端输入需要编程的单元地址，从数据线D7——D0上输入编程数据，在

端加入编程脉冲宽度为50ms，幅度为TTL高电平，便可实现编程（写入）功能。

应注意，必须在地址和数据稳定之后，才能加入编程脉冲。

下图所示为2764的编程时序图。

●编程校验方式

在编程过程中，为了检查编程时写入的数据是否正确，通常在编程过程中包含校验操作。

在每个字节写入完成后，电源电压接法不变，而将

，

，

均改为低电平，便可紧接着将写入的数据读出，以检查写入的信息是否正确，检查时应如上图所示。

2764除以上工作方式外，实际上还有输出禁止方式和编程禁止方式。

●编程禁止方式，就是禁止编程，因此，在编程过程中，只要使

为低，编程就立即禁止。

其他型号的EPROM,可参考：

何立民：

单片机外围器件实用手册（存储器分册）北京航天航空大学出版社

3．EPROM编程器

由于对EPROM编程时，每写入一个字节都需要加50ms宽的PGM脉冲电流，则编程速度太慢，而且容量越大，也导致编程速度变慢。

为此，Intel公司开发了一种新的编程方法，比标难方法快5—6倍，按照这一新的编程思路相继开发了多种型号的EPROM编程器，所以，目前对EPROM编程都使用专门的编程器来进行编程。

编程器通常要依靠一台微机才能工作，编程器通过一个接口卡与微机扩展槽相连，并配有一套编程软件，控制编程器工作方式及微机与编程器间的数据传送。

编程器上有EPROM芯片插座，一般可对多种型号的EPROM芯片进行编程。

EPROM除一些常用的芯片如2764、27128、27256、27512等外，还有一些大容量的EPKOM，如27C010（128K×8）、27C020（256K×8）和27C040（512K×8）等芯片，适用于工业控制中固化监控程序、用户应用程序等内容。

一般地，编程器除了对PROM、EPROM、EEPROM编程外，还可对CPU（MPU）、PAL、GAL、CPLD（FPGA）等器件进行编程。

2．1．4电可擦除可编程ROM（E2PROM）——兼有RAM和ROM的双重功能

EPROM的优点是一块芯片可以多次反复使用，但是它有两个明显的缺点：

一是每次编程要从电路中拨下来先用紫外线抹除器擦除原内容然后进行编程，这很麻烦。

二是它的擦除是对芯片整体擦除，那怕只需要改一个字节，甚至一位，也必须把整个芯片内容都擦除，然后再重新写入，这是很不方便的。

为了克服EPROM的这两个缺点，就产生了电可擦除可编程ROM—EEPROM简称E2PROM方法。

E2PROM是一种在线（或叫在系统，即不用拨下来）可编程只读存储器。

它能像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉电的情况下所存信息不丢失，即E2PROM兼有RAM和ROM的双重功能特点，因此，使用起来十分方便。

下面以Intel2864A为例，说明EEPROM的基本特点和工作方式。

Intel2864A容量为8K×8，28个引脚双引直插式封装，下图为2864A的引脚图，其引脚与EPROM2764兼容。

●A12一Ao：

地址线，输入，其中A7一Ao为行地址，

A12一A8为列地址，8K容量的2864内部结构为256行×32

列的矩阵。

●I／07—I／O0：

数据输入输出线，双向，读出时为输

出，写入擦除时为输入。

2864内部没有地址和数据输入锁存器，所以，在进行

较长时间的写入擦除操作时，可释放这些总线。

●

：

片选和电源控制端，输入。

●

：

写入允许控制端，输入。

当对2864A进行擦写、功率下降操作时，控制逻辑可以根据

和

线的电平状态和时序状态来控制2864A的操作。

●

：

数据输出允许端。

2864A使用单一的十5V电源，因为将编程时所需的21V编程升压电路已集成在芯片内。

●R/

：

R/

是RDY/BUSY缩写，用来向CPU提供状态信号，即指示2864A的准备就绪／忙状态。

其擦写过程是：

当擦除时，将R/

置为低电平，然后将新的数据写入，写入完成后，再将R成置为高电平，因此，CPU可以通过检测此引脚的状态来控制芯片的擦写操作。

此外，2864A芯片内的写周期定时器还可通过R/

引脚向CPU表示它所处的工作状态。

在写一个字节的过程中，此引脚为低电平，写完后该引脚变为高电平。

利用R/

的这一功能，可在每写完一个字节后向CPU请求外部中断，以继续写入下一个字节。

2864A有4种工作方式：

读方式、写方式字节擦除，整片擦除和维持方式，如下表：

（4）列出辨识与分析危险、有害因素的依据，阐述辨识与分析危险、有害因素的过程。

（1）读方式在读方式时，W更＝1，iz＝面＝0，允许CPU读取2864A的数据。

当CPU

（五）规划环境影响评价的跟踪评价发出地址信号和相应控制信号后，经一定延时（读取时间约250ns）2864A即可将数据送人数据总线。

（2）

（3）

（1）安全预评价。

写方式浮节擦除擦除和写入是同一种操作，即都是写入，只不过擦除是固定写“1”即数据输入恒为TTL高电平；写入时，数据线上是0或1，所以，2864A具有以字节为单位的擦写功能。

（四）建设项目环境影响评价资质管理以字节为单位进行擦除写入时:

CE为低电平，OE为高电平，

6.建设项目环境影响评价文件的其他要求

的脉冲宽度最小为2ms（低电平），最大一般不超过70ms.

（4）

（5）

（1）资质等级。

评价机构的环评资质分为甲、乙两个等级。

环评证书在全国范围内使用，有效期为4年。

整片擦除方式整片擦除时，所有8K字节单元全置“l”。

整片擦除时，不考虑地址信号，

2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。

数据线置为TTL高电平（即写1），WE＝CE＝“0”（低电平），OE为低（字节擦／写时为高），

WE写脉冲宽度的典型值为10ms，其他信号同字节擦／写方式。

（6）

（7）

（一）安全预评价依据维持方式维持方式也就是低功耗方式，通常2864A在进行擦／写或读操作时的最大电源消耗为100mA。

当器件不操作时，只需将CE端加一TTL高电平，2864A便进入维持状态，此时最大电流消耗为40mA，可见，维持状态可将功耗降60％，维持状态时，输出端为浮空状态。

对于不同的评价单元，可根据评价的需要和单元特征选择不同的评价方法。

不同公司的28C64，用法稍有区别，目前较流行的有：

ATMEL28C64、X28C64（Xicor）、SEED28C64

（2）可能造成轻度环境影响的建设项目，编制环境影响报告表，对产生的环境影响进行分析或者专项评价；其他EEPROM:

28C16（2K）28C256