!!!Внимание! Текст меньшего размера в материале данной лекции для самостоятельной проработки!!!

Фирмой AMD выпускается несколько семейств микросхем флэш-памяти. Первые из них были близки по характеристикам к флэш-памяти Intel первого поколения (Bulk Erase, 12 В стирание и программирование). Следующим этапом были микросхемы со встроенным алгоритмом программирования, отличающимся от алгоритма микрохем Intel второго поколения как последовательностью команд, так и способом определения окончания операций.

Микросхемы семейства Am29FХХХ выполняют все операции при одном питающем напряжении 5 В и имеют секторированную структуру (Sector Erase), симметричную (аналогично Flash File) или несимметричную (аналогично Boot Block). С помощью программатора каждый сектор может быть защищен от модификации (в отличие от фирмы Intel способ установки и снятие защиты фирмой AMD не раскрывается). Все эти микросхемы, кроме Am29F010, имеют возможность приостанова стирания сектора для выполнения чтения других секторов.

Следующим этапом является секторированная флэш-память с одним питанием 3,0 В для всех операций. У этих микросхем защита любого сектора также устанавливается с помощью программатора стандартной EPROM и возможно временное снятие защиты в целевой системе.

28.2 Построение модулей памяти микропроцессорных систем

Для микропроцессорных систем можно выделить три вида памяти [30]:

– память программ – постоянная память для хранения программного кода и констант;

– память данных – для хранения переменных в ходе выполнения программы;

– регистры микропроцессорного устройства – включает внутренние регистры процессора и регистры: используемые для управления периферийными устройствами.

Для ПАМЯТИ ПРОГРАММ используют ПЗУ (ROM, PROM), РПЗУ (EPROM), ЭРПЗУ (EEPROM) и Flash-память. Такая память важна для микроЭВМ и микроконтроллеров, не содержащих устройств массовой памяти, с которых загружается программа в компьютерах.

Протоколы программирования памяти EPROM и EEPROM существенно изменились и ныне позволяют выполнять программирование непосредственно в составе системы, где она установлена. Такой способ программирования получил название «in-system prоgramming» или ISP. Здесь сокращаются расходы на программирование (не используются программаторы).

Основное преимущество памяти EEPROM в возможности её многократного перепрограммирования без удаления из платы. Это даёт огромный выигрыш на начальных этапах разработки систем или в процессе их изучения: очень много времени тратится на многократный поиск причин неработоспособности устройств и выполнение последующих циклов стирания программирования.

Основное отличие памяти EEPROM от Flash-памяти в том, что в первой стирание производится отдельно для каждой ячейки, а во второй – целыми блоками. Если нужно изменить содержание одной ячейки во Flash – необходимо перепрограммировать целый блок.

ПАМЯТЬ ДАННЫХ в микропроцессорных устройствах имеет малый объём (ОЗУ, RAM) – до нескольких сотен байт. Причина этого в том, что программирование микропроцессорных устройств отлично от программирования персональных компьютеров. Здесь константы по возможности не хранятся как переменные. Максимально используются такие возможности микроустройств, как таймеры и индексные регистры, чтобы максимально ограничить размещение данных в ОЗУ.

Это означает, что при разработке прикладных программ необходимо предварительно решить вопросы о распределение ресурсов памяти. Прикладные программы ориентируют на работу без использования больших массивов данных.

ОЗУ используется для организации вызова программ и обработки прерываний. При этих операциях содержание программного счётчика и основных регистров сохраняется и затем восстанавливается при возврате к основной программе.

Так как микроустройства имеют ограниченную ёмкость памяти данных, то превышение этого предела может вызвать сбои при выполнении программы.

СТЕК – электронная структура данных, функционирование которой сравнивают со стопкой бумаг, когда выполняются действия «поместить в стек», «хранить в стеке» и «извлечь из стека». Листы бумаги или укладываются один на другой, или удаляются перемещаясь в обратном порядке. Поэтому стек называют очередью «последний пришёл, первый ушёл» LIFO (Last In, First Out).

Архитектура микропроцессорной техники с общей памятью для команд и данных (Принстонская архитектура) использует ОЗУ для реализации множества аппаратных функций, включая функции стека. При этом снижается производительность устройства: для доступа к различным видам памяти требуются многократные обращения, которые не могут выполняться одновременно. Требуется большое количество тактов на выполнение команд. При вызове подпрограммы, она выбирается после того, как в стек будет помещено содержание программного счётчика.

Архитектура микропроцессорной техники с раздельной памятью для команд и данных (Гарвардская архитектура) имеет отдельную область памяти, где производятся стековые операции. То есть при вызове подпрограммы выполняется несколько действий одновременно.

РЕГИСТРЫ входят в состав микропроцессорных систем в большом количестве. Они используются различными устройствами, подключёнными к процессору. В процессорах с сокращённой системой команд (RISC–архитектурой) все регистры располагаются по явно задаваемым адресам, что обеспечивает гибкость при работе процессора.

В некоторых процессорах все регистры и ОЗУ располагаются в одном адресном пространстве, т. е. память совмещена с регистрами. Такой подход называют «отображение устройств ввода–вывода на память».

В других процессорах адресное пространство для устройств вода–вывода отделено от общего пространства памяти. Здесь преимущество в том, что упрощается схема подключения памяти программ и данных к общей шине. Это сопряжено с тем, что устройства ввода–вывода занимают небольшой блок адресов, что делает неудобным декодирование их адреса совместно с большими блоками основной памяти. А отдельное пространство при обращении к регистру ввода–вывода даёт возможность считывать команду в это же время.

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ подключается к микропроцессорному устройству в качестве дополнительной памяти как программ, так и данных. Это подключение осуществляется двумя способами. Первый – это подключение памяти к устройству как к отдельному микропроцессору. Такие устройства содержат специальные аппаратные средства для такого подключения.

Второй способ – это подключение памяти к устройствам ввода–вывода и реализация обращения к памяти через эти устройства программными средствами. Это позволяет использовать простые устройства ввода–вывода без реализации сложных шинных интерфейсов.

1 Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко. – Мн.: Беларусь, 1994. – 591 с.

2 Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузоы. – М.: Высш. шк., 1991 – 622 с.

3 Кликушин Ю.Н., Михайлов А.В. Электроника в приборостроении. Тексты лекций. - Омск: ОмГТУ, 2000.

4 Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.

5 Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. – Киев: Вища школа, 1986. – 560 с.

6 Пароль Н.В., Кайдалов С.А. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.

7 Сергеев В.М. Электроника. Ч.1: Элементная база, аналоговые функциональные устройства: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 128 с.

8 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.

9 ИС для вторичных источников питания [Электронный ресурс]: содержатся основные сведения об интегральн. схемах стабилизаторов и конвертеров напряжения: ноябрь 2004. – Режим доступа: http://www.radiotexnika.ru/spravochnik/adv/advh48.php. – Загл. с экрана.

10 DC-DC конвертер 1156ЕУ5 [Электронный ресурс]: содержатся сведения о характеристиках и схемах включения в составе стабилизаторов и конвертеров напряжения: октябрь 2001: научно-технический центр схемотехники и интегральных технологий: Россия, Брянск. – Режим доступа: http://www.promelec.ru/pdf/1156eu5.pdf. – Загл. с экрана.

11 Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учеб. для вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 496 с.

12 Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

13 Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

14 Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 439 с.

15 Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. – М.: Радио и связь, 1985. – 256 с.

16 Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. – М.: Радио и связь, 1991. – 376 с.

17 Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы / Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1985. – 432 с.

18 Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 560 с.

19 Ханзел Г.Е. Справочник по расчёту фильтров: США, 1969 / Пер. под ред. А.Е. Знаменского. – М.: Сов. радио, 1974. – 288 с.

20 Вольтметр импульсного напряжения стробоскопический вычислительный В4-24 // Проспект по применению. – ЦООНТИ «ЭКОС». – 1990. – 21 с.

21 Суэтинов В.И., Тимошенков В.П., Гайдис Р.А. Интегральная схема стробсмесителя на арсениде галлия // Техн. ср-в связи. Сер. РИТ. – 1987. – Вып. 4. – С. 80–87.

22 Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – Т. 2. – 590 с.

23 Чередов А.И. Измерительные преобразователи параметров ёмкостных датчиков: Учебн. пособие. – Омск, ОмПИ, 1988. – 80 с.

24 Кликушин Ю.Н., Кривой Г.С., Ярошевский М.Б. Расчёт измерительных цепей на операционных усилителях. – Учеб. пособие. – Омск: ОмПИ, 1981. – 79 с.

25 Сифоров В.И. Радиоприёмные устройства. – М.: Сов. радио, 1974. – 560 с.

26 Будинский Я. Логические цепи в цифровой технике / Под ред. Б,А, Калабекова. – М.: Связь, 1977. – 392 с.

27 Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

28 Микропроцессоры: Кн.2: Средства сопряжения. Контролирующие и информационно–управляющие системы: Учеб. для техн. вузов / В.Д. Вернер, Н.В. Воробьёв, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. – Мн.: Выш. шк., 1987. – 303 с.

29 Осокин А.Н. Схемотехника (часть вторая): Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 144 с.

30 Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Т. 1. – М.: Постмаркет, 2001. – 416 с.

31