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单片机的内存类型:非易失性存储器与易失性存

信息来源于:互联网 发布于:2021-10-31

单片机中安装了各种各样的存储器。半导体制造商还开发了特殊类型的存储器,我们无法全部解释。因此,在本文中,主要以“STM32系列”中的存储器为例,该存储器是通用的32位单片机。

一、非易失性存储器

即使关闭电源也可以保留其内容的存储器(存储设备)。还包括用于IC芯片的ROM、广义的HDD、软盘(FDD)、磁带等,但是由于ROM用于单片机,因此我们将重点介绍ROM。

ROM是“只读存储器”的缩写,顾名思义,它是“只读存储器”。即使您说“只读”,如果用户不能重写它也是很不方便的,所以最近,出现了一种称为可编程ROM的ROM,它可以重写内容。根据存储方法和用途,有各种ROM。

(1)FLASH

近年来,FLASH已经成为安装在单片机中的ROM的主流。可以对其进行电擦除和重写,从而使用户可以轻松更改程序代码。用于重写单个存储单元的机制与稍后描述的EEPROM完全相同,但是通过使擦除单元大于EEPROM,可以减少整个存储模块中的晶体管数量。因此,不能以字节或位为单位擦除FLASH,而主流方法是一次电擦除整个芯片(或扇区单元)。如果容量相同,则可以在小于EEPROM的区域内制作,因此可以实现大容量的可编程ROM。

过去,由于制造成本高而很少使用它,但是近来,随着制造成本的降低,它通常用作单片机指令的存储器。当然,它也可以用于数据。

(2)EEPROM

类似于FLASH,它是一种可以电擦除和重写的ROM。对于EEPROM,可以以字节为单位进行写入和擦除,因此用户可以以与RAM相同的方式使用它(但是重写需要时间)。由于该区域大于FLASH,因此无法在微计算机上安装大容量。因此,它主要用于数据存储,特别是用于即使电源关闭也要保留的数据。当然,它也可以用于指令,但是由于容量不是很大,因此只能用于小的指令代码。

(3)其他ROM

除上述以外,还有掩码ROM和EPROM(可擦可编程ROM)。

掩模ROM是在单片机的制造过程中创建内容的ROM。用户无法重写内容。另外,由于从订购到交货需要时间,因此目前很少使用。

EPROM以电子方式进行写入,但是包装上有一个暴露在紫外线下的窗口以将其擦除。在EPROM中,只能写入一次的EPROM称为OTP(一次性可编程ROM)。

它只能使用便宜的无窗口软件包编写一次,此后不能擦除,但是它比普通的EPROM便宜,因此它经常在FLASH问世之前使用。

在STM32系列中,有些带有内置FLASH的产品具有OTP区域。写入一次以防止重写后可以锁定(保护)的区域称为OTP区域。您可以保护程序免于意外重写和篡改黑客程序。

二、易失性存储器

它是一种存储器(存储设备),在关闭电源时其内容将被擦除。即使在关闭电源的情况下,也不需要保留在单片机的计算和计算过程中使用的数据,因此在您要保存临时数据时使用它。单片机中安装的大多数RAM是易失性存储器。

RAM:随机存取存储器

随机存取存储器的缩写称为RAM。就像阅读一样,它是一种“可以不受限制地读写的存储器”。RAM是一种保存内容的方法,可以大致分为两种类型。

(1)SRAM(静态RAM)

使用触发器配置逻辑作为存储单元并静态保存数据的RAM。即使被称为触发器,由于逻辑规模变大,因此不使用图3(a)所示的锁存电路。通常,使用逆变器的反馈类型。由于根据逻辑电路的输出是H电平还是L电平来保留内容,因此易于使用并且容易实现低功耗。包括STM32系列在内的许多单片机的内部RAM是SRAM。

(2)DRAM(动态RAM)

DRAM通常不内置在单片机中,但是DRAM控制器是作为外围功能内置的,因此我将对其进行介绍。

使用动态类型存储单元保存内容的RAM称为动态RAM(DRAM)。它由一个晶体管和一个小容量电容器组成,并根据电容器中是否存在电荷来保存数据。

电容器中充电的电荷是泄漏电流,该泄漏电流会随着时间的流逝而衰减,因此必须定期将电池恢复到其原始状态。这称为刷新。使用单词“动态”是因为刷新操作是动态操作。

由于存储单元的结构非常简单,因此可以减小面积并可以创建大量的RAM。使用相同的面积,您可以创建四倍于SRAM的容量。但是,用户必须提供刷新控制电路。

某些单片机(包括STM32系列)具有外围功能,可以在刷新DRAM时对其进行访问。

(3)其他RAM

除上述之外,安装在单片机中的RAM包括FeRAM(铁电随机存取存储器),它是非易失性RAM。当前,诸如FeRAM之类的非易失性RAM仅在特定的单片机中使用。

单片机的内存类型:非易失性存储器与易失性存
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