組み込みシステムは、ソフトウェアコードの保存やハードウェアの命令など、さまざまなタスクにさまざまなタイプのメモリモジュールを使用します。これらのソフトウェアコードと手順は、 マイクロコントローラをプログラムする 。
さまざまな種類のメモリ
メモリモジュールは、デジタル電子機器で使用するために一時的または永続的にプログラムまたはデータを保存するために使用される物理デバイスです。組み込みシステムにはさまざまな種類のメモリがあり、それぞれに固有の動作モードがあります。効率的なメモリは、組み込みシステムのパフォーマンスを向上させます。
2種類のメモリモジュール
さまざまなタイプのメモリモジュール どのシステムもアプリケーションの性質に依存します そのシステムの。低コストのシステムでは、メモリのパフォーマンスと機能の要件は小さくなります。メモリモジュールの選択は、設計において最も重要な要件です。 マイクロコントローラーベースのプロジェクト 。
組み込みシステムでは、次の一般的なタイプのメモリモジュールを使用できます。
- 揮発性メモリ
- 不揮発性メモリ
揮発性メモリモジュール– RAM
揮発性メモリデバイスは、電力が供給されるまでコンテンツを保持するタイプのストレージデバイスです。
電源を切ると、これらのメモリは内容を失います。
揮発性メモリデバイスの例は、ランダムアクセスメモリ（RAM）です。
揮発性メモリモジュール-RAM
メインメモリと呼ばれるRAMメモリチップは、メモリモジュールを使用してランダムな場所から情報をすばやく保存およびアクセスできるようにする保存場所です。任意のランダムな場所との間で情報を転送するためにアクセスできるメモリセルは、ランダムアクセスメモリと呼ばれます。
RAMメモリは、ストレージセルのコレクションを使用して設計されています。各セルには、BJTまたは MOSFET メモリモジュールのタイプに基づきます。たとえば、4 * 4RAMメモリは4ビットの情報を格納できます。
この行列の行と列のすべての命令はメモリセルです。 BCというラベルの付いた各ブロックは、3つの入力と1つの出力を持つバイナリセルを表します。各ブロックは12個のバイナリセルで構成されています。
RAMメモリ用の内部データストレージ回路
“電子回路設計入門 ”
各メモリブロックに対して、デコーダから出力される各ワードは選択入力です。デコーダはメモリイネーブル入力でイネーブルになります。メモリイネーブルピンがロジックローレベルの場合、デコーダのすべての出力はロジックローレベルになり、メモリはワードを選択しません。イネーブルピンがロジックハイレベルの場合、シリアル入力に対応するパラレル出力が各メモリブロックへの選択入力として提供されます。
RAMメモリチップ用の内部データストレージ回路
ワードが選択されると、各ブロックの読み取りおよび書き込みピンが動作を決定します。読み取り/書き込みピンがロジックローレベルの場合、入力はメモリブロックに書き込まれます。読み取り/書き込みピンがロジックハイレベルの場合、出力は各ブロックから読み取られます。
不揮発性メモリ-ROMメモリ
不揮発性メモリは、電源を切っても保存された情報を取り戻すことができる永続的なストレージタイプのメモリチップです。不揮発性メモリデバイスの例は、読み取り専用メモリ（ROM）です。
ROMはの略です 読み取り専用メモリ 。 ROMは読み取りにのみ使用でき、書き込みはできません。これらのメモリデバイスは不揮発性です。
不揮発性メモリ-ROMメモリ
情報は、製造中にそのようなメモリに永続的に保存されます。 ROMは、コンピュータに電力が供給されたときにコンピュータを起動するために必要な命令を格納できます。この操作は、ブートストラップと呼ばれます。
ROMメモリセルは単一のトランジスタで設計されています。 ROMメモリは、コンピュータだけでなく、コントローラ、マイクロオーブン、洗濯機などの他の電子機器でも使用されます。
ROMファミリは、ストレージセルのコレクションを使用して設計されています。各メモリセルには、メモリのタイプに基づいてバイポーラまたはMOSFETトランジスタが含まれています。
利用可能なRAMチップの種類
RAMファミリには、次の2つの重要なメモリデバイスが含まれています。
スタティックランダムアクセスメモリ（SRAM）
スタティックランダムアクセスメモリモジュールは、電力が供給されている限り、メモリ内のデータビットを保持するRAMの一種です。 SRAMを定期的に更新する必要はありません。スタティックRAMは、データへのより高速なアクセスを提供し、DRAMよりも高価です。
スタティックランダムアクセスメモリ（SRAM）
SRAMの各ビットは、2つの交差結合インバーターを形成する4つのトランジスターに格納されます。さらに2つ トランジスタ–タイプ 読み取りおよび書き込み操作中にストレージセルへのアクセスを制御するのに役立ちます。通常、SRAMは6つのトランジスタを使用して各メモリビットを格納します。これらのストレージセルには、「0」と「1」を表すために使用される2つの安定した状態があります。
利点：
- 外部SRAMは、オンチップメモリよりも大きなストレージ容量を提供します。
- SRAMデバイスは、ますます大容量で見つけることができます。
- 通常、SRAMのレイテンシは非常に低く、パフォーマンスは高くなります。
- SRAMメモリは、他のメモリと比較して非常に簡単に設計およびインターフェースできます。
アプリケーション：
- 外部SRAMは、中サイズのデータブロック用のより高速なバッファとして非常に効果的です。外部SRAMを使用して、オンチップメモリに収まらず、DRAMが提供するよりも低いレイテンシを必要とするデータをバッファリングできます。
- システムに10MBを超えるメモリブロックが必要な場合は、SRAMなどのさまざまなタイプのメモリを検討できます。
ダイナミックランダムアクセスメモリ：
ダイナミックランダムアクセスメモリは、データの各ビットを個別のコンデンサに格納するRAMモジュールの一種です。これは、データを格納するために必要な物理スペースが少ないため、データをメモリに格納するための効率的な方法です。
ダイナミックアクセスランダムメモリ（DRAM）
特定のサイズのDRAMは、同じサイズのSRAMチップよりも多くのデータを保持できます。 DRAMのコンデンサは、充電を維持するために常に再充電する必要があります。これが、DRAMがより多くの電力を必要とする理由です。
各DRAMメモリチップは、格納場所またはメモリセルで構成されています。これは、アクティブ状態または非アクティブ状態のいずれかを保持できるコンデンサとトランジスタで構成されています。各DRAMセルはビットと呼ばれます。
DRAMセルがアクティブ状態「1」の値を保持している場合、電荷はハイ状態です。 DRAMセルが非アクティブ状態「0」の値を保持している場合、電荷は特定のレベルを下回っています。
利点：
- ストレージ容量が非常に高い
- 低価格のデバイスです
アプリケーション：
- 大きなデータブロックを保存するために使用されます
- マイクロプロセッサコードの実行に使用されます
- 低遅延のメモリアクセスが必要なアプリケーション。
ROMメモリの種類
ROMファミリのさまざまなタイプのメモリには、次の4つの重要なメモリデバイスがあります。
プログラム可能な読み取り専用メモリ：
プログラム可能な読み取り専用メモリ（PROM）は、ユーザーが1回だけ変更できます。 PROMは一連のヒューズで製造されています。チップはPROMプログラマーによってプログラムされ、いくつかのヒューズが焼かれています。開いているヒューズは1として読み取られ、切れているヒューズは0として読み取られます。
プログラム可能な読み取り専用メモリ
消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ：
消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ
消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリは、エラーを修正するために何度でもプログラムできる特殊なタイプのメモリモジュールの1つです。それは紫外線にさらされるまでその内容を保持することができます。
紫外線はその内容を消去し、メモリをプログラムすることを可能にします。 EPROMメモリチップを書き込んだり消去したりするには、PROMプログラマと呼ばれる特別なデバイスが必要です。
EPROMは、メモリセルにあるフローティングゲートと呼ばれるポリシリコン金属の小片に電荷を強制することによってプログラムされます。このゲートに電荷が存在する場合、セルはプログラムされます。つまり、メモリには「0」が含まれます。電荷がゲートに存在しない場合、セルはプログラムされていません。つまり、メモリには「1」が含まれています。
電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ ：
EEPROMは、ユーザーが変更した読み取り専用メモリチップであり、何度も消去およびプログラムできます。
電気的に消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ
これらのメモリデバイスは、電源を取り外したときに保存する必要のある少量のデータを保存するために、コンピュータやその他の電子デバイスで使用されます。 EEPROMの内容は、電荷にさらされることによって消去されます。
EEPROMデータは、一度に1バイトのデータが保存および削除されます。 EEPROMは、変更するためにコンピューターから取り外す必要はありません。コンテンツの変更には、追加の機器は必要ありません。
最新のEEPROMはマルチバイトページ操作を可能にし、寿命が限られています。 EEPROMは、10〜1000回の書き込みサイクルで設計できます。書き込み操作が完了すると、EEPROMは動作を停止します。
EEPROMは、セル設計の標準を少なくして実装できるストレージデバイスです。より一般的なセルは、2つのトランジスタで構成されています。ストレージトランジスタには、EPROMと同様のフローティングゲージがあります。 EEPROMには、シリアルEEPROMとパラレルEEPROMの2つのファミリがあります。パラレルEEPROMは、シリアルメモリよりも高速で費用効果が高いです。
フラッシュメモリー：
フラッシュメモリは、電子機器やコンピュータデバイスで最も広く使用されているデバイスです。フラッシュメモリは、データのブロックを使用して消去およびプログラムできる特殊なタイプのメモリの1つです。フラッシュメモリは、電源がまったく入っていなくてもデータを保持します。フラッシュメモリは、EEPROMよりも高速かつ効率的に動作するため人気があります。
フラッシュメモリー
フラッシュメモリモジュールは、約100000〜10000000の書き込みサイクル用に設計されています。フラッシュメモリの主な制約は、データをフラッシュメモリに書き込むことができる回数です。データはフラッシュメモリから何度でも読み取ることができますが、一定回数の書き込み操作を行うと機能しなくなります。
オンチップメモリ
オンチップメモリとは、RAM、ROM、その他のメモリなどのメモリモジュールを指しますが、マイクロコントローラ自体に物理的に存在します。異なる マイクロコントローラ-タイプ 8051マイクロコントローラのようにオンチップROMメモリが制限されています。ただし、最大64KBの外部ROMメモリと64KBの外部RAMメモリに拡張する機能があります。
オンチップメモリ
/ EAピンは、マイクロコントローラの外部メモリと内部メモリを制御するために使用されます。 / EAピンが5Vに接続されている場合、データはマイクロコントローラの内部メモリとの間でフェッチされます。 / EAピンがグランドに接続されている場合、データは外部メモリとの間でフェッチされます。
これまでに、さまざまな種類の記憶について明確に理解している必要があります。ここにあなたへの基本的な質問があります-どんな組み込みシステムを設計するために、どのタイプのROMとRAMが通常使われますか、そしてなぜですか？
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