異步存儲器與同步存儲器


 

存儲器接口類型可分為:異步存儲器接口和同步存儲器接口兩大類型。
        異步存儲器接口類型是最常見的,也是我們最熟知的,MCU一般均采用此類接口。相應的存儲器有:SRAM、Flash、NvRAM……等,另外許多以並行方式接口的模擬/數字I/O器件,如A/D、D/A、開入/開出等,也采用異步存儲器接口形式實現。
        同步存儲接口相對比較陌生,一般用於高檔的微處理器中,TI DSP中只有C55x和C6000系列DSP包含同步存儲器接口。相應的存儲器有:同步靜態存儲器:SBSRAM和ZBTSRAM,同步動態存儲器:SDRAM,同步FIFO等。SDRAM可能是我們最熟知的同步存儲器件,它被廣泛用作PC機的內存。
C2000、C3x、C54x系列DSP只提供異步存儲器接口,所以它們只能與異步存儲器直接接口,如果想要與同步存儲器接口,則必須外加相應的存儲器控制器,從電路的復雜性和成本的考慮,一般不這么做。C55x、C6000系列DSP不僅提供了異步存儲器接口,為配合其性能還提供了同步存儲器接口。 C55x和C6000系列DSP的異步存儲器接口主要用於擴展Flash和模擬/數字I/O,Flash主要用於存放程序,系統上電后將Flash中的程 序加載到DSP片內或片外的高速RAM中,這一過程我們稱為BootLoader同步存儲器接口主要用於擴展外部高速數據或程序RAM,如SBSRAM、 ZBTSRAM或SDRAM等。
        如何設計DSP系統的外部存儲器電路,即DSP如何正確地與各種類型的存儲器芯片接口。是存儲器設計中的難點。另外,在DSP外部存儲器電路設計中經常會遇到下列一些問題:


1. DSP提供的外部存儲器接口信號與存儲器芯片所需要的接口信號不完全一致,某些DSP支持多種數據寬度的訪問,如8/16/32位數據寬度等,存儲器電路中如何實現?

2. 數據線、地址線在PCB布線時,為了走線方便,經常會進行等效交換,哪些存儲器可以作等效交換、哪些不行?

異步存儲器:Flash

        對於flash,讀操作與SRAM相同,擦除和寫入操作以命令序列形式給出,廠商不同,命令序列可能稍有不同寫入命令序列后,Flash自動執行相應操作,直到完成,隨后自動轉為讀狀態。在完成相應操作前,讀Flash得到操作是否完成的狀態信息,而非存儲單元數據.
對於flash,因為擦除跟寫入操作以命令序列形式給出,可以對進行編程,包括兩種方式:

1、在線,load2段程序,把要燒寫的程序當作文件寫入到Flash中。
2、離線,通過JTAG燒寫。
        3.3V、16位寬度的、工業標准Flash有4種,它們的引腳兼容,均為48引腳的TSOP封裝。在PCB布線時,以最大容量1M×16位Flash布線,則可根據容量需要安裝任何一種Flash。Flash的數據線和地址線不可以等效交換。考慮BootLoader,Flash應定位於特殊的位置,設計時應參考相應器件的數據手冊。
1、VC33,Flash應定位在PAGE0的1000H、或PAGE1的400000H、或PAGE3的FFF000H,可支持8/16/32位數據寬度。
2、C54x系列DSP,Flash應定位在數據存儲空間的8000H~FFFFH,可支持8/16位數據寬度
3、C55x系列DSP,Flash應定位在CE1存儲空間的200000H,C5509只支持16位寬度,而C5510可支持8/16/32位數據寬度。
4、C620x/C670x系列DSP,Flash應定位在CE1存儲空間,大小為64K字節,支持8/16/32位數據寬度,只能是Little Endian格式。
5、C621x/C671x系列DSP,Flash應定位在CE1存儲空間,大小為1K字節,支持8/16/32位數據寬度,可以是Little Endian格式,也可以是Big Endian格式。
6、C64x系列DSP,Flash應定位在EMIFB的CE1存儲空間,大小為1K字節,僅支持8位數據寬度,可以是Little Endian格式,也可以是Big Endian格式。


        常用的Flash:SST39VF400A-70-4C-EK,256K×16位、3.3V、70ns。

SDRAM

        SDRAM,即Synchronous DRAM(同步動態隨機存儲器),曾經是PC電腦上最為廣泛應用的一種內存類型,即便在今天SDRAM仍舊還在市場占有一席之地。既然是“同步動態隨機存儲器”,那就代表着它的工作速度是與系統總線速度同步的。SDRAM內存又分為PC66、PC100、PC133等不同規格,而規格后面的數字就代表着該內存最大所能正常工作系統總線速度,比如PC100,那就說明此內存可以在系統總線為100MHz的電腦中同步工作。與系統總線速度同步,也就是與系統時鍾同步,這樣就避免了不必要的等待周期,減少數據存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鍾脈沖周期有數據請求使用,因此數據可在脈沖上升期便開始傳輸。SDRAM采用3.3伏工作電壓,168Pin的DIMM接口,帶寬為64位。SDRAM不僅應用在內存上,在顯存上也較為常見。


SDRAM工作過程:
1.   上電穩定后經過8個刷新周期,進入模式寄存器設置(MRS),確定芯片的工作模式,CL,BL,突發傳輸方式。
2.   行有效,同時進行了片選和BANK選擇工作。CS RAS有效 CAS WE無效,地址線和BA上選擇相應的BANK和行(有些文檔中將這兩種都歸為地址線,BA為地址的最高位)。
3.   列讀寫,當行有效后,選擇需要的列進行讀或寫操作,CAS有效,RAS無效,地址線上為列地址,WE信號決定了究竟是讀還是寫操作。


SDRAM中的一些重要知識:
1.   tRCD,RAS到CAS的延遲,也就是說當行有效后不能在下一個時鍾周期就進行讀寫操作,而是要等待一定的時間,這個時間就是tRCD,一般為2個或3個時鍾周期。
2.   CL,讀取潛伏期,讀取過程中當CAS到達后並不能馬上將數據輸出到IO總線上,而是要經過一定的時間,這個時間就是CL,它是由於信號要經過放大等處理造成的,它的數值可以在MRS中改變,單位是芯片時鍾周期。
3.   寫入操作是沒有任何延遲的,在CAS發出后數據就可以發出SDRAM
4. 利用設置BL可以連續傳送一組數據而不需要給出相應的地址只要給出第一個數據的地址就可以了。
5.   預充電過程,當選擇同一BANK的不同行的時候就要進行預充電操作,一般為2個時鍾周期。
6.   刷新過程分兩種,一種是自動刷新還有一種是自刷新。提高SDRAM效率必須要盡量減少以上提到的各種時間造成數據的延遲。


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