常用存储器件

常用存储器件

最简单的外存储器，地址线和数据线（如不是分配在特殊地址）依次跟CPU连接即可，片选信号根据第一章讨论的译码法给出，片子的输出使能信号OE一般跟CPU的RD脚连接，片子的写使能信号WE则跟CPU的WR脚连接。

对于好些没有像51或8086这样的并行总线、但却有很多IO脚的CPU，如、449，可以使用IO脚来跟SRAM器件连接，CE、RD、WR等信号的时序用3根IO口线编程实现，何时拉高何时拉低，参考SRAM datasheet的时序图即可，非常简单。

题外话提一下，由于历史原因曾经存在支持所谓intel时序和motorola时序的芯片，譬如用于老式PC主板上的实时时钟芯片，就是同时支持intel时序和motorola时序。一般这类芯片的datasheet会着重说明的，目前应该基本看不到motorola时序的芯片了。

对于一些地址和数据总线复用（Multiplexed）的CPU，如51或8086，需要使用传统的74系列IC进行地址锁存（）和数据总线缓冲（）。有时候假如同时挂在地址和数据总线上的芯片太多，则需要考虑在总线上先加一级缓冲以获得较大的扇出系数，以前常用244，现在则常用245因为布线方便（3.3V电压的系统就使用LV4245）。当然如果对成本不敏感，推荐使用GAL或者CPLD来代替373、245、138这些东西。


SRAM优点是总线扩展简单直观，存取速度快，缺点是造价成本高，而且SRAM的容量都很小，通常只有几十k，不会超过1MB。


提到SRAM，不得不提到PSRAM，即伪静态RAM。站在CPU程序员的角度，可以认为它跟SRAM是一样的。其实PSRAM的存储单元结构类似于DRAM（如下所说），因此它具有了DRAM的高密度、价格低的特点，并且速度也不算太慢。适合于对成本敏感而又需要较大容量RAM的系统。


时至今日，虽然串行方式的接口总线成为微机接口的趋势，看USB、以太网、SATA硬盘等等皆是串行，但是几乎所有的CPU都仍然保留如SRAM这种并行总线式的接口。因为实在太多外设器件仍旧是采用这种接口的。关于这个接口，第三章继续拓展讨论。请关注。


2.2 双端口RAM

顾名思义，提供两套端口的RAM，基本上是为了实现多CPU通信而存在的。总线用法跟SRAM一样，不过是有两套总线端口，连到每套总线上的CPU都可能取得共享RAM区的访问权。为了避免多个CPU同时从两侧读写RAM阵列的同一个单元，双端口RAM芯片自身会提供多种冲突检测机制，以Cypress的CY7C026为例，提供了BUSY引脚、邮箱（mailbox）以及信号量（semaphore）等多种手段。

2.3 动态SDRAM

SDRAM是目前中等复杂度以上的嵌入式系统普遍采用的RAM。DRAM与SRAM的最大区别是DRAM只采用1个晶体管加一个电容的结构来保存1位数据，而SRAM则需要4-6个晶体管才能保存一位数据。但是DRAM由于靠电容的充放电来实现0和1的状态变化，因此经常需要对电容状态进行刷新，不仅要周期性地刷新（约几十毫秒一次），在每次读取操作后也一样要刷新。

SDRAM的存储单元按行、列来组织，寻址时也就根据行地址和列地址综合来找到存储单元的。行地址和列地址的具体范围需依赖datasheet具体分析。

SDRAM芯片的引脚主要有：行地址锁存控制脚RAS，列地址锁存控制脚CAS，时钟输入脚CLK，其他的地址总线、数据总线、CE、WE等与SRAM是一致的。

CLK是SDRAM芯片的主时钟输入，所有控制信号都必须与该脚的上升沿同步(Synchronous)，这也是SDRAM名字中S的意思。对于SDRAM片子，CLK的频率有个极限，要看datasheet的说明，100MHz，133MHz，或者是166MHz。我们PC电脑用的SDRAM内存条不也有PC100，PC133的说法吗，正是此意。

SDRAM读取的过程一般如下：
1. CPU把行地址传送到DRAM的地址引脚上。
2. 激活RAS引脚，地址引脚上的行地址就打入DRAM芯片的锁存器了
3. WE脚不使能，确定目前是处于读操作
4. 同第1、2步把列地址打入到列地址锁存器
5. 使能OE脚（一般就是CAS脚），此时数据就从数据总线上出现
6. 人为置RAS和CAS同时失效，表示当前读取周期结束。

写过程类似，具体的时序，很多资料会有，一般如果CPU有SDRAM控制器，那就无须管上述过程。但如果用FPGA来实现该时序，就还是需要了解。

以三星256Mbit SDRAM 为例，其引脚如附图1所示：
  
DQM脚还分为LDQM脚和UDQM脚，也即前面第一章提到的，方便那些字节寻址的CPU（如2410，2440）控制读写存储器的高字节和低字节（MASK），关于这个内容，第三章有个详细的例子。

CLK、CS、CKE(Clock Enable)、A0-A12、RAS/CAS、WE、D0-Dn等引脚无需再解释。BA0 和 BA1 是bank选择地址，这两根地址线可以译码出4种情况，也即这片SDRAM 芯片内部的存储单元划分为4个BANK。

对于带有SDRAM控制器的CPU如2440，它的数据手册会详细介绍如何跟不同BANK组织方式的SDRAM连线的了，以2440为例，截下其datasheet对应的说明如附图2：

可见把2440的24和25号地址线连接到BA1和BA0即可。

2.4 DDR
即将要用，到时用完后有经验了再补充吧。

2.5 NAND FLASH
一般应用在中等复杂度以上的系统，CPU一般会有NAND的接口以及从NAND启动的机制，参照datasheet的指引连线即可，如三星ARM 2410，2440等。低级MCU一般不会用到NAND FLASH，如果需要大容量存储器，个人认为还不如扩个USB口外接U盘好过。


    本文可能所用到的IC型号：