专题:存储器与接口设计

专题:存储器与接口设计
专题:存储器与接口设计

专题:存储器与接口设计

存储器接口类型可分为:异步存储器接口和同步存储器接口2大类型

异步存储器接口类型是最常见的,也是我们最熟知的,MCU一般均采用此类接口。相应的存储器有:SRAM、Flash、NvRAM……等,另外许多以并行方式接口的模拟/数字I/O器件,如A/D、D/A、开入/开出等,也采用异步存储器接口形式实现。

同步存储接口相对比较陌生,一般用于高档的微处理器中,TI DSP中只有C55x 和C6000系列DSP包含同步存储器接口。相应的存储器有:同步静态存储器:SBSRAM和ZBTSRAM,同步动态存储器: SDRAM,同步FIFO等。SDRAM可能是我们最熟知的同步存储器件,它被广泛用作PC机的内存。

C2000、C3x、C54x系列DSP只提供异步存储器接口,所以它们只能与异步存储器直接接口,如果想要与同步存储器接口,则必须外加相应的存储器控制器,从电路的复杂性和成本的考虑,一般不这么做。C55x、C6000系列DSP不仅提供了异步存储器接口,为配合其性能还提供了同步存储器接口。 C55x和C6000系列DSP的异步存储器接口主要用于扩展Flash和模拟/数字I/O,Flash主要用于存放程序,系统上电后将Flash中的程序加载到DSP片内或片外的高速RAM 中,这一过程我们称为BootLoader同步存储器接口主要用于扩展外部高速数据或程序RAM,如SBSRAM、 ZBTSRAM或SDRAM等。

现在的问题是如何设计DSP系统的外部存储器电路,即DSP如何正确地与各种类型的存储器芯片接口。在DSP外部存储器电路设计中经常会遇到下列一些问题:DSP提供的外部存储器接口信号与存储器芯片所需要的接口信号不完全一致某

些DSP支持多种数据宽度的访问,如8/16/32位数据宽度等,存储器电路中如何实现?数据、地址线在PCB布线时,为了走线方便,经常会进行等效交换,哪些存储器可以作等效交换、哪些不行?

下面我们将按存储器类型分别来解答这些问题

异步存储器:Flash

对于flash,读操作与SRAM相同;擦除和写入操作以命令序列形式给出,厂商不同,命令序列可能稍有不同写入命令序列后,Flash自动执行相应操作,直到完成,随后自动转为读状态。在完成相应操作前,读Flash得到操作是否完成的状态信息,而非存储单元数据.

对于flash,因为擦除跟写入操作以命令序列形式给出,可以对进行编程,包括两种方式:

1、在线,load2段程序,把要烧写的程序当作文件写入到Flash中

2、离线,通过JTAG烧写

3.3V、16位宽度的、工业标准Flash有4种,它们的引脚兼容,均为48引脚的TSOP封装在PCB布线时,以最大容量1M×16位Flash布线,则可根据容量需要安装如何一种FlashFlash的数据和地址线不可以等效交换BootLoader考虑Flash应定位于特殊的位置,设计时应参考相应器件的数据手册

1、VC33,Flash应定位在PAGE0的1000H、或PAGE1的400000H、或PAGE3的FFF000H,可支持8/16/32位数据宽度

2、C54x系列DSP,Flash应定位在数据存储空间的8000H~FFFFH,可支持8/16位数据宽度

3、C55x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间的200000H,C5509只支持16位宽度,而C5510可支持8/16/32位数据宽度

4、C620x/C670x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间,大小为64K字节,支持8/16/32位数据宽度,只能是Little Endian格式

5、C621x/C671x系列DSP,Flash应定位在CE1存储空间,大小为1K字节,支持8/16/32位数据宽度,可以是Little Endian格式,也可以是Big Endian 格式

6、C64x系列DSP,Flash应定位在EMIFB的CE1存储空间,大小为1K字节,仅支持8位数据宽度,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(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,比如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。

与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin 的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。SDRAM工作过程:

1. 上电稳定后经过8个刷新周期,进入模式寄存器设置(MRS),确定芯片的工作模式,CL,BL,突发传输方式。

2. 行有效,同时进行了片选和BANK选择工作。CS RAS有效 CAS WE无效,地址线和BA上选择相应的BANK和行(有些文档中将这两种都归为地址线,BA 为地址的最高位)。

3. 列读写,当行有效后,选择需要的列进行读或写操作,CAS有效,RAS无效,地址线上为列地址,WE信号决定了究竟是读还是写操作。

SDRAM中的一些重要知识:

1. tRCD,RAS到CAS的延迟,也就是说当行有效后不能在下一个时钟周期就进行读写操作,而是要等待一定的时间,这个时间就是tRCD,一般为2个或3个时钟周期。

2. CL,读取潜伏期,读取过程中当CAS到达后并不能马上将数据输出到IO 总线上,而是要经过一定的时间,这个时间就是CL,它是由于信号要经过放大等处理造成的,它的数值可以在MRS中改变,单位是芯片时钟周期。

3. 写入操作是没有任何延迟的,在CAS发出后数据就可以发出SDRAM

4. 利用设置BL可以连续传送一组数据而不需要给出相应的地址只要给出第一个数据的地址就可以了。

5. 预充电过程,当选择同一BANK的不同行的时候就要进行预充电操作,一般为2个时钟周期。

6. 刷新过程分两种,一种是自动刷新还有一种是自刷新。提高SDRAM效率必须要尽量减少以上提到的各种时间造成数据的延迟。

令读 1 00h/ 01h(1) -

读 2 50h -

ID

90h -

复位FFh - O 页编

80h 10h

块擦

60h D0h

读状

70h - O

注 1. 00h命令定义了寄存器的第一个半页

的起始地址

01h命令定义了寄存器的第二个半页的起

始地址

当使用 01h命令访问完寄存器的第二个

半页的数据后

起始指针在下个周期自动移至寄存器的

第一

个半页 00h

注意除表 1中定义的命令外禁止输入任何未定义的命令

武汉理工大学微机原理课程设计之存储器扩展分析与设计

课程设计 题目存储器扩展分析与设计学院自动化学院 专业自动化专业 班级 姓名 指导教师向馗副教授 2013 年 1 月10 日

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:向馗副教授工作单位:自动化学院 题目: 存储器扩展分析与设计 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1. 画出简要的硬件原理图,编写程序。 2.完成以下任务: (1).设计一个EEPROM扩展电路,由两片2864扩展为16KB容量, 并编程信息检索程序。 (2). 编程内容:在扩展的ROM中存入有9个不同的信息,编号0到8,每个信息包括40个字字符。从键盘接收0到8之间的一个编号,然后在屏幕上显示出相应的编号的信息内容,按“q”键退出。 3. 撰写课程设计说明书。内容包括:摘要、目录、正文、参考文献、附录(程序清单)。正文部分包括:设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明(软件思想,流程,源程序设计及说明等)、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。 时间安排: 2012年12月30 日----- 12月31日查阅资料及方案设计 2013年01月01日----- 01月05日编程 2013年01月06日----- 01月08日调试程序 2013年01月09日----- 01月10日撰写课程设计报告 指导教师签名:2013年1月11日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要 (1) 1设计意义及任务 (2) 1.1设计意义 (2) 1.2设计任务 (2) 2 EEPROM扩展电路设计 (3) 2.1方案设计 (3) 2.2芯片选择 (3) 2.3连线说明 (4) 2.4硬件电路图 (5) 3程序设计 (6) 3.1设计思路 (6) 3.2程序框图 (6) 3.2.1主程序流程图 (6) 3.2.2输入程序流程图 (6) 3.2.3输出程序流程图 (6) 3.3设计程序一 (8) 3.4设计程序二 (10) 3.5调试过程 (12) 3.5.1调试过程 (12) 3.5.2结果记录 (12) 3.5.3调试过程中遇到的问题 (13) 结束语........................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 (15) 附录一 (16) 附录二 (19)

专题:存储器与接口设计

专题:存储器与接口设计 存储器接口类型可分为:异步存储器接口和同步存储器接口2大类型 异步存储器接口类型是最常见的,也是我们最熟知的,MCU一般均采用此类接口。相应的存储器有:SRAM、Flash、NvRAM……等,另外许多以并行方式接口的模拟/数字I/O器件,如A/D、D/A、开入/开出等,也采用异步存储器接口形式实现。 同步存储接口相对比较陌生,一般用于高档的微处理器中,TI DSP中只有C55x 和C6000系列DSP包含同步存储器接口。相应的存储器有:同步静态存储器:SBSRAM和ZBTSRAM,同步动态存储器: SDRAM,同步FIFO等。SDRAM可能是我们最熟知的同步存储器件,它被广泛用作PC机的内存。 C2000、C3x、C54x系列DSP只提供异步存储器接口,所以它们只能与异步存储器直接接口,如果想要与同步存储器接口,则必须外加相应的存储器控制器,从电路的复杂性和成本的考虑,一般不这么做。C55x、C6000系列DSP不仅提供了异步存储器接口,为配合其性能还提供了同步存储器接口。 C55x和C6000系列DSP的异步存储器接口主要用于扩展Flash和模拟/数字I/O,Flash主要用于存放程序,系统上电后将Flash中的程序加载到DSP片内或片外的高速RAM 中,这一过程我们称为BootLoader同步存储器接口主要用于扩展外部高速数据或程序RAM,如SBSRAM、 ZBTSRAM或SDRAM等。 现在的问题是如何设计DSP系统的外部存储器电路,即DSP如何正确地与各种类型的存储器芯片接口。在DSP外部存储器电路设计中经常会遇到下列一些问题:DSP提供的外部存储器接口信号与存储器芯片所需要的接口信号不完全一致某 些DSP支持多种数据宽度的访问,如8/16/32位数据宽度等,存储器电路中如何实现?数据、地址线在PCB布线时,为了走线方便,经常会进行等效交换,哪些存储器可以作等效交换、哪些不行? 下面我们将按存储器类型分别来解答这些问题 异步存储器:Flash 对于flash,读操作与SRAM相同;擦除和写入操作以命令序列形式给出,厂商不同,命令序列可能稍有不同写入命令序列后,Flash自动执行相应操作,直到完成,随后自动转为读状态。在完成相应操作前,读Flash得到操作是否完成的状态信息,而非存储单元数据. 对于flash,因为擦除跟写入操作以命令序列形式给出,可以对进行编程,包括两种方式: 1、在线,load2段程序,把要烧写的程序当作文件写入到Flash中 2、离线,通过JTAG烧写 3.3V、16位宽度的、工业标准Flash有4种,它们的引脚兼容,均为48引脚的TSOP封装在PCB布线时,以最大容量1M×16位Flash布线,则可根据容量需要安装如何一种FlashFlash的数据和地址线不可以等效交换BootLoader考虑Flash应定位于特殊的位置,设计时应参考相应器件的数据手册 1、VC33,Flash应定位在PAGE0的1000H、或PAGE1的400000H、或PAGE3的FFF000H,可支持8/16/32位数据宽度

主存储器部件的组成与设计.

主存储器部件的组成与设计 主存储器部件的组成与设计 类别:存储器 主存储器概述(1)主存储器的两个重要技术指标◎读写速度:常常用存储周期来度量,存储周期是连续启动两次独立的存储器操作(如读操作)所必需的时间间隔。◎存储容量:通常用构成存储器的字节数或字数来计量。(2)主存储器与CPU及外围设备的连接是通过地址总线、数据总线、控制总线进行连接,见下图主存储器与CPU的连接◎地址总线用于选择主存储器的一个存储单元,若地址总线的位数k,则最大可寻址空间为2k。如k=20,可访问1MB的存储单元。 ◎数据总线用于在计算机各功能部件之间传送数据。◎控制总线用于指明总线的工作周期和本次输入/输出完成的时刻。(3)主存储器分类 ◎按信息保存的长短分:ROM与RAM◎按生产工艺分:静态存储器与动态存储器静态存储器(SRAM):读写速度快,生产成本高,多用于容量较小的高速缓冲存储器。动态存储器(DRAM):读写速度较慢,集成度高,生产成本低,多用于容量较大的主存储器。静态存储器与动态存储器主要性能比较如下表:静态和动态存储器芯片特性比较SRAMDRAM存储信息触发器电容破坏性读出非是 需要刷新不要需要送行列地址同时送分两次送运行速度 快慢集成度低高发热量大小存储成本高低 动态存储器的定期刷新:在不进行读写操作时,DRAM存储器的各单元处于断电状态,由于漏电的存在,保存在电容CS上的电荷会慢慢地漏掉,为此必须定时予以补充,称为刷新操作。2、动态存储器的记忆原理和读写过程(1)动态存储器的组成:由单个MOS管来存储一位二进制信息。信息存储在MOS管的源极的寄生电容CS中。◎写数据时:字线为高电平,T导通。写“1”时,位线(数据线)为低电平,VDD(电源)将向电容充电写“0时,位线(数据线)为高电平,若电容存储了电荷,则将会使电容完成放电,就表示存储了“0”。◎读数据时:先使位线(数据线)变为高电平,当字线高电平到来时T导通,若电容原存储有电荷(是“1”),则电容就要放电,就会使数据线电位由高变低;若电容没有存储电荷(是“0”),则数据线电位不会变化。检测数据线上电位的变化就可以区分读出的数据是1还是0。注意①读操作使电容原存储的电荷丢失,因此是破坏性读出。为保持原记忆内容,必须在读操作后立刻跟随一次写入操作,称为预充电延迟。②向动态存储器的存储单元提供地址,是先送行地址再送列地址。原因就是对动态存储器必须定时刷新(如2ms),刷新不是按字处理,而是每次刷新一行,即为连接在同一行上所有存储单元的电容补充一次能量。③在动态存储器的位线上读出信号很小,必须接读出放大器,通常用触发器线路实现。④存储器芯片内部的行地址和列地址锁存器分先后接受行、列地址。⑤RAS、CAS、WE、Din、

交叉存储器设计

计算机组成原理课程设计 多体交叉存储器 一、设计目的 (1)深入了解提高计算机系统效率的一种有效方式——并行性; (2)研究交叉存储器的设计原理和实现方式,采用并行性的设计思想,设计一个简易的采用低位交叉编址的并行结构存储器; (3)复习和回顾译码电路设计、地址、数据和控制电路设计的相关知识;展开研究性教学,拓展大家知识面,提高分析问题解决问题的能力; (4)培养大家独立思考和创新研究的能力,积极营造自主创新的良好氛围; 二、设计内容 本次研究性设计要求为:设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片(芯片容量自定)的连接图,并写出图中每个存储芯片的地址范围(用 十六进制数表示)。 三、设计要求 (1)参考教材中关于交叉存储器的原理,给出系统设计方案,包括译码芯片的选择、各个芯片的工作时序设计; (2)注意片选信号的产生电路设计、地址锁存电路设计、数据信号线的电路设计、控制信号线的设计、交叉存储的实现; (3)要了解交叉存储器并行工作原理、各个存储器提的启动信号和地址、数据、片选信号的关系、如何实现1/8存储器周期就能够读取一次数据。 四、设计方案 (1)总线和控制信号确定 设CPU 共有16根地址线,8根数据线,并用IO /M 作为访问存储器或I/O 的控制信号(高电平为访存,低电平为访I/O ),WR (低电平有效)为写命令,RD (低电平有效)为读命令。

要求:设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片(芯片容量自定)的连接图,并写出图中每个存储芯片的地址范围(用十六进制数表示)。 所需存储器芯片和138 Ai A0 … CE … WE Dn D0 RAM 存储器芯片 74LS138译码器 (2)设计分析 要设计一个容量为64KB 、采用低位交叉编址的8体并行结构存储器,则每个存储体容量应为64KB/8 = 8KB ,所以,应选择8KB (213B )的RAM 芯片,需要芯片8块、地址线13根(A12-A0)、数据线8根(D7-D0),其中在片选信号的产生时需要用到74LS138译码器。 (3)设计实现 ① 8片8K ×8RAM 芯片对应的二进制编码 第0片:0000、0008、0010、…、FFF8H ,即: A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 第1片:0001、0009、0011、…、FFF9H ,即: A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 第2片:0002、000A 、0012、…、FFFAH ,即: A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 … RAM G1 /Y7 /G2A /Y6 /G2B /Y5 /Y4 /Y3 C /Y2 B /Y1 A /Y0

存储器类型综述及DDR接口设计的实现

存储器类型综述及DDR接口设计的实现 存储器类型综述及DDR接口设计的实现 存储器综述 在过去的数年里,电子市场,确切地说是存储器市场,经历了巨大的变化。在 2000 年电子工业低迷时期之前,设计师很少考虑他们下一个设计中元器件的成本,而更关注它们能够达到的最高性能。 今天,竞争的加剧以及利润率的下降迫使系统设计师在降低下一代产品成本的同时,保持、甚至提高系统的性能种转变的结果,有一个工业部门经历了实质性的增长,它就是 DRAM 存储器,尤其是双倍数据速率(DDR) S DRAM 存储DDR存储器最初是一种高性能、低成本的存储器解决方案,主要用于个人计算机和其它成本敏感的消费品市场。于施加在整个电子工业上的经济压力,非消费产品也开始采用DDR存储器了(图 1)。 图 1 来源:IC Insights DDR是一种基于S DRAM 的革命性的存储器技术。DDR S DRAM 的存取速度是S DRAM 的两倍,因为DDR的数据传时钟的所有两个边沿。而S DRAM 仅在时钟的上升沿传送数据。因此,DDR能够传送数据的速度高达2133MB/s。与传统AM 相比,DDR还具有更低的功耗。它的工作电压是直流2.5V,而S DRAM 是直流 3.3V 。 市场分析表明,在当今所有的电子系统中,超过50%采用了DDR存储器,并且预计在接下来的几年中将增长到80不是,并且永远也不会是一种针对所有设计的技术。DDR存储器非常适用于那些高读写比率的设计。而诸如四倍数据器,适用于50%读写比率的应用。图2确定了多种顶尖的存储器技术以及它门各自所属的读/写曲线。

图 2 不同存储器类型的读/写率的比较 如上所述,每个系统有各自独特的存储器要求。在服务器应用的例子中,读写趋于较高的比率,表示需要DDR。理器与支持大数据包的MAC的接口例子中,在处理之前,这些数据包需要进行缓冲和存储,接近1:1的读写比率,表一个合适的存储器结构。 图3展示了一个通用通信线卡印刷电路板的例子。基于系统设计者的要求,这张结构图上指出了在哪里一些通用型可以被采用。在很多系统中采用了相似的决策过程,从而选择合适的存储器结构。 图 3 下面的目录指出了针对不同的系统和功能的合适的存储器结构。这些选择基于系统结构和各自的性能/成本综合要·查找-快速的开关/访问时间 -临界延时,以读取为导向,较小的总线宽度(32/64位)

实验五_存储器设计

计算机组成原理 实验五《存储器设计》 实验报告 姓名:吴速碘黄紫微 学号:13052053 13052067 班级:计算机二班 日期2015、5、25

实验五存储器设计 一、实验目的 1、掌握RAM和ROM的Verilog语言描述方法; 2、学习用宏模块的方法定制RAM和ROM。 二、实验任务 1、设计并实现一个128*16 的单端口的RAM; 2、设计并实现一个128*16的ROM; 3、设计并实现一个双端口的128*16的RAM 4、设计并实现一个16*32的FIFO。 5、设计并实现正弦信号发生器,见“正弦信号发生器实验指南”。 三、实验步骤 1 编写Verilog代码(见附页) 2功能仿真 进行分析与综合,排除语法上的错误 建立波形仿真文件,输入激励 生成功能仿真网表 进行功能仿真,观察输出结果 3选择器件 DE2_70开发板的使用者请选择EP2C70F896C6 4绑定管脚 5 下载验证 DE2_70开发板的下载:使用USB-Blaster进行下载 四、实验内容 五、实验思考题 1、分析存储器采用三态输出的原因是什么? 存储器的输出端是连接在数据总线上的。数据总线相当于一条车流频繁的大马路,必须在绿灯条件下,车辆才能进入这条大马路,否则要撞车发生交通事故。同 理,存储器中的数据是不能随意传送到数据总线上的。例如,若数据总线上的数 据是“1”(高电平5V),存储器中的数据是“0”(低电平0V),两种数据若碰到一 起就会发生短路而损坏单片机。因此,存储器输出端口不仅能呈现“l”和“0”两 种状态,还应具有第三种状态“高阻"态。呈“高阻"态时,输出端口相当于断开,对数据总线不起作用,此时数据总线可被其他器件占用。当其他器件呈“高阻”态 时,存储器在片选允许和输出允许的条件下,才能将自己的数据输出到数据总线 上。 2、单端口和双端口的区别是什么? 单端口ram是ram的读写只有一个端口,同时只能读或者只能写。 双端口ram是ram读端口和写端口分开,一个端口能读,另一个端口可以同时写。 3、什么情况下考虑采用双端口存储器?

毕业设计83吉林建筑工程学院存储器扩展系统设计

《微机原理及其应用》课程设计论文格式 共包括以下两个部分: (一)论文部分 一、封面 具体格式见下面样例。 二、正文 论文的主体部分,针对所做的设计题目进行相应的论述。具体格式见下面样例。 三、总结 对完成的课程设计的总结和体会,字数要求在300~500字之间。 四、参考文献 在设计过程中,查阅的资的列表,要求3篇以上。 (二)图纸部分 图纸要求: 1、以标准的A3白图纸打印,尺寸:420×297(mm) 2、图纸布局如下图所示: 3、右下图标尺寸及欺项目如下:

微机原理 课 程 设 计 论 文 姓名:翁元炉 班级:信工042 学号:32 指导教师:陈伟利 日期:

目录 一、课程设计题目及要求 (1) 1、题目 (1) 2、课程设计要求 (1) 二、课程设计目的 (1) 三、8086芯片及相关外围器件选用介绍 (1) 1、8086芯片 (1) 2、2864芯片(EEPROM) (8) 3、6264芯片(静态RAM) (9) 4、键盘/显示器接口芯片8279 (11) 5、译码器74LS138 (13) 6、地址锁存器74LS373 (14) 7、LED数码管显示 (15) 8、键盘接口设计 (15) 四、系统软件设计……………………………………………… 五、总结………………………………………………………… 六、参考文献…………………………………………………… (另附总电路图一张)

一、课程设计题目及要求 1、题目:存储器扩展系统设计 2、课程设计要求 1)可以用键盘向存储器内写入和读出数据,并用LED数据管显示。 2)数据输入可用10进制或16进制(可选)。 3)地址采用16进制显示。 采用1片6164(RAM)和1片2864(EEROM)对8086进行外围存储器扩展,使学生进一步理解扩展存储器的硬件连接方法和级联硬件连接方法。同时,本设计还使用8279键盘/显示接口芯片为8086扩展了16个键盘和6位7段数码管显示块。方便在程序调试时,对程序进行测试。通过本设计使设计同学了解8086的外围硬件设计的全过程,加深学生对8086及相关的外围器件认识和理解。为将来走向工作出岗位打下坚实的基础。 二、课程设计目的: 1.通过《微型计算机原理及应用》课程设计,使学生能够进一步了解微型计算机工作原理, 微型计算机的硬件结构及微型计算机软件编程。 2.要求学生根据接口电路的硬件要求进行计算机的汇编语言程序设计,使学生的软件编程能力得到加强,对接口电路的综合应用能力有较大提高。 三、8086芯片及相关外围器件选用介绍 1、8086芯片 8086是一个40管脚的器件,外部采用40芯双列直插式封装。图一是8086的引脚图,括号内为最大模式下引脚的定义。为了便于组成不同规模的系统,Intel公司为8086设计了两种工作模式。在不同的工作模式下,管脚的定义不

计算机组成原理课程设计-相联存储器的设计

沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称:计算机组成原理课程设计课程设计题目:相联存储器的设计与实现 院(系):计算机学院 专业:物联网技术方向 班级:物联1305 学号: 姓名: 指导教师: 完成日期:2016年1月15日

目录 第1章总体设计方案 (1) 设计原理 (1) 设计思路 (2) 设计环境 (3) 第2章详细设计方案 (5) 总体方案的设计与实现 (5) 创建顶层图形设计文件 (5) 器件的选择与引脚锁定 (5) 功能模块的设计与实现 (8) 检索寄存器的设计与实现 (8) 屏蔽寄存器的设计与实现 (8) 存储体的设计与实现 (9) 比较器的设计与实现 (10) 与门芯片的设计与实现 (11) 第3章程序调试与结果测试 (12) 程序调试 (12) 程序测试及结果分析 (12) 参考文献附录(源代码) (15)

第1章总体设计方案 1.1设计原理 相联存储器不按地址寻址而按照内容寻址,相联存储器由检索寄存器CR、屏蔽寄存器MR、存储体和结果寄存器SRR构成。设存储器有8个字,8位,则CR 与MR为1字8位,将要检索的内容输入到检索寄存器CR中,用屏蔽寄存器MR 屏蔽掉存储体中不参与比较的位数,其余比较位不变,将这个结果与检索寄存器比较,将结果送入结果寄存器保存,根据结果寄存器的数据可以得到符合检索寄存器的数据所在的存储区域,原理如图1。 图 1 相联存储器原理图

1.2设计思路 检索寄存器(CR):存放要检索的数据,位数与存储器字长一致。 屏蔽寄存器(MR):与CR配合使用,检索位置为1,其余不参与比较的位设为0,位数与存储体字长一致,与存储体里的数据相与,得到的结果送入结果寄存器保存。 存储体:由3-8译码器选择地址输入数据,是8乘8的结构。 结果寄存器:存放检索寄存器和屏蔽寄存器相与的结果。 若存储体存的八个存储单元分别存着数据为: 00100110、、、、01100010、、00101001,CR中存储的数据为00010100,MR存的数据是00011100,经过比较可以发现第三个和第五个存储单元符合CR,所以输出00101000,见图2。 X X X 1 0 1 X X CR SRR 1 1

C8051F02X外部存储器接口和IO端口配置

https://www.360docs.net/doc/2815514356.html,/news/html/70/show1598.htm 摘要:介绍美国Cygnal公司生产的C8051F02X系列单片机的外部存储器接口、I/O 端口配置方法和有关注意的问题;在此基础上列举两个关于EMIF、I/O的配置应用。 关键词:C8051F02X EMIF I/O 交叉开关 美国Cygnal公司C8051F02X系列单片机是集成在一起芯片上的混合信号系统级单片机。该单片机具有32/64位数字I/O端口(引脚)、25MIPS高速流水线式8051微控制器内核、64KB在系统可编程Flash存储器、64KB地址的外部存储器接口、4352(4096+256)B片内RAM、各自独立的SPI、SMBUS/I2C和两个UART串行接口等特点。其最突出的优点就是,通过设置交叉开关寄存器控制片内数字资源映射到外部I/O引脚,这就允许用户根据自己的特定应用,选择通用I/O端口和所需要数字资源。当然,在设置数字交叉开关寄存器时,应该首先考虑EMIF的配置问题。其配置不同,将导致单片机通过不同的端口(低或高)访问片外存储器和存储器映像的I/O部件,以及数字交叉开关是否分配外部设备给P0.7(WR)、P0.6(RD)、P0.5(ALE)引脚。(如图EMIF设置为多路器模式。) 1 EMIF和I/O配置方法 1.1 外部存储器接口(EMIF)配置 C8051F02X系列MCU有4KB的RAM可以只映射在片内,也可以映射在64KB外部数据存储器地址空间,还可以同时映射到片内和片外(4KB地址以内在片内存储器空间访问,4KB以上经过EMIF访问)三种方式。对于后两种存储器工作模式,需通过外部存储器接口使用MOVX和DPTR或MOVX和R0(R1)指令访问外部数据存储器和存储器映像的I/O设备。但是对于高8位地址,必须由外部存储器接口寄存器(EMI0CN)提供;而EMIF可将外部数据存储器接口映射到低端口(P0~P3)(F020/2/3系列)或高端口(P4~P7)(F020/2系列),以及配置为复用模式或非复用模式等。配置外部存储器接口的步骤下: *设置EMIF为低端口或高端口; *设置EMIF为复用模式或非复用模式;

TMS320C32 DSP的存储器接口设计方案

TMS320C32 DSP 的存储器接口设计方案 TMS320C32 是美国TI 公司生产的一款浮点数字信号处理器(DSP),是TMS320 系列浮点数字信号处理器的新产品,其CPU 是在TMS320C30 和TMS320C31 的基础上进行了简化和改进。在结构上的改进主要包括可变宽度 的存储器接口、更快速的指令周期时间、可设置优先级的双通道DMA 处理器、灵活的引导程序装入方式、可重新定位的中断向量表以及可选的边缘/电平触发 中断方式等。 1 TMS320C3 2 的外部存储器接口的特点 TMS320C32 是一个32 位微处理器,它可以通过24 位地址总线、32 位数据总线和选通信号对外部存储器进行访问。其外部存储器接口结构如下图l 所示。 在图l 中,引脚(引脚,又叫管脚,英文叫Pin。就是从集成电路(芯片)内部电路引出与外围电路的接线,所有的引脚就构成了这块芯片的接口)PRGW 是用来配置外部程序存储器的宽度的。当PRGW 引脚为低电平时程序 存储器宽度为16 位;当PRGW 引脚为高电平时程序存储器宽度为32 位。STRBO 和STRBl 各为一组访问外部存储器的选通信号,各有4 个信号引脚(STRBx_B3/A_1、STRBx_B2/A_2、STRBx_Bl 和STRBx_B0)。从图l 中我们可以看出,选通信号STRB0 和STRBl 能从8/16/32 位存储器中访问 8/16/32 位数据,或从16/32 位存储器中执行32 位程序;IOSTRB 是外设 I/O 的选通信号引脚,它只能从32 位宽度的存储器中访问32 位的数据和程序。 可以通过对STRBx 和IOSTRB 的设置,从8/16/32 位的存储器中访

存储器设计:存储器设计课程设计

计算机组成原理实验 实验五存储器设计 专业班级计算机科学与技术 学号0936008 姓名冯帆 学号0936036 姓名张琪 实验地点理工楼901 实验五存储器设计 一、实验目的 1、掌握RAM 和ROM 的Verilog 语言描述方法; 2、学习用宏模块的方法定制RAM 和ROM 。 二、实验内容

1、设计并实现一个8*8 的单端口的RAM ; 2、设计并实现一个128*16的ROM ; 3、设计并实现一个双端口的128*16的RAM 。 4、设计并实现正弦信号发生器,参考“正弦信号发生器实验指南”。 三、实验仪器及设备 PC 机+ Quartus Ⅱ0 + DE2-70 四、实验步骤 打开Quartus 软件,新建工程。 2.分析单端口,双端口,ROM,RAM 的含义。 3.Verilog 程序如下,并简单注释。 ①

module SingleRamTest(read_data, read_address, write_data, write_address, memwrite, clock, reset); output [7:0] read_data; //数据的输出 input [2:0] read_address; //读数据地址的输入 input [7:0] write_data; //写数据地址的输入 input [2:0] write_address; //写数据地址的输入 input memwrite; //若该信号为1,进行写操作,反之,写操作input clock; input reset; //复位和时钟信号 reg [7:0] read_data, mem0, mem1,mem2,mem3,mem4,mem5,mem6,mem7; //设置存储器存储单元 always @(read_address or mem0 or mem1 or mem2 or mem3 or mem4 or mem5 or mem6 or mem7) //若上述信号有一个发生变化,则启动该模块begin

存储器扩展电路设计

存储器扩展电路设计 (1)程序存储器的扩展 单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片大多采用EPROM芯片。其型号有: 2716,2732,2764,27128,27258,其容量分别为2k,4k,8k,16k32k。在选择芯片时要考虑CPU与EPROM时序的匹配。8031所能读取的时间必须大于EPROM所要求的读取时间。此外,还需要考虑最大读出速度,工作温度以及存储器容量等因素。在满足容量要求时,尽量选择大容量芯片,以减少芯片数量以简化系统。综合以上因素,选择2764芯片作为本次设计的程序存储器扩展用芯片。 单片机规定P0口提供8为位地址线,同时又作为数据线使用,所以为分时用作低位地址和数据的通道口,为了把地址信息分离出来保存,以便为外接存储器提高低8位的地址信息,一般采用74LS373芯片作为地址锁存器,并由CPU发出允许锁存信号ALE的下降沿,将地址信息锁存入地址锁存器中。 由以上分析,采用2764EPROM 芯片的程序存储器扩展电路框图如下所示: 扩展2764电路框图 (2)数据存储器的扩展 由于8031内部RAM只有128字节,远不能满足系统的要求。需要扩

展片外的数据存储器。单片机应用系统数据存储器扩展电路一般采用6116,6262静态RAM数据存储器。本次设计选用6264芯片作为数据存储器扩展用芯片。其扩展电路如下所示: OE 扩展6264电路框图 (3)译码电路 在单片机应用系统中,所有外围芯片都通过总线与单片机相连。单片机数据总线分时的与各个外围芯片进行数据传送。故要进行片选控制。由于外围芯片与数据存储器采用统一编址,因此单片机的硬件设计中,数据存储器与外围芯片的地址译码较为复杂。可采用线选法和全地址译码法。线选法是把单独的地址线接到外围芯片的片选端上,只要该地址线为低电平,就选中该芯片。线选法的硬件结构简单,但它所用片选线都是高位地址线,它们的权值较大,地址空间没有充分利用,芯片之间的地址不连续。对于RAM和I/O容量较大的应用系统,当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线的时候,多采用全地址译码法。它将低位地址作为片内地址,而用译码器对高位地址线进行译码,译码器输出的地址选择线用作片选线。 本设计采用全地址译码法的电路分别如下图所示: (4)存储器扩展电路设计 8031单片机所支持的存储系统起程序存储器和数据存储器为独立编址。 该设计选用程序存储器2764和数据存储器6264组成8031单片机的外存储器扩展电路, 单片机外存储器扩展电路如下: (5)I/O扩展电路设计 (a).通用可编程接口芯片8155

(整理)常用存储器芯片设计指南

常用存储器芯片设计指南 现代通讯产品中,各种存储器的应用已经是越来越广泛,可以这么说,产品中包含的存储器的特性的好坏,直接关系到产品整体性能。因此,存储器芯片的设计,在通讯产品的设计中,也显得愈发重要。 目前在通讯产品中应用的存储器,主要有FLASH、SSRAM、SDRAM、串行PROM等,由此延伸出去还有在接口电路中经常应用的FIFO、双口RAM等,下面的内容就是这些常用存储器芯片的原理介绍和在产品中的设计指南。 FLASH介绍 一、BOOT ROM简介 我们在CPU最小系统中一般采用AM29LV040B-90 // SST39VF040-90-4C-NH (代码:10300067,512kB,8位总线宽度,PLCC32封装,3.3V供电)作为BOOT ROM。 BOOT ROM中存放的是系统自举程序,实现CPU系统的自举。当系统上电后,CPU 首先运行BOOT ROM中的程序,完成对CPU系统的初始化。 图1 AM29LV040B-90 // SST39VF040-90-4C-NH引脚图 该FLASH芯片可在线读写,但作为BOOT ROM时,我们一般用烧录机烧写入程序,不对其进行在线写。其读操作时序如图2所示。

图2 读操作时序 下面给出一个MPC860最小系统的应用例子。 图3 MPC860 BOOT电路图 因为我们不需要在线写,所以为防止BOOT FLASH的程序被改写,一般将/WE信号接高电平。 MPC860用8位数据口的方式访问BOOT,经缓冲之后的数据线为BD00-BD07。MPC860地址线使用A31-A13,经一级驱动与BOOT相连。使用/CS0片选端,地址范围0x0800 0000~0x0807 FFFF,使用内部等待,等待周期为8。 BOOT ROM中存放的是系统自举程序,实现MPC860系统的自举。当系统上电后,MPC860首先运行BOOT ROM中的程序,该程序首先完成MPC860的初始化,然后根据参数,将Flash ROM中的应用程序复制到SDRAM空间中,然后将控制权移交给该应用程序运行;或准备应用程序加载,进入调试状态。

杭电计算机组成原理存储器设计实验5

杭州电子科技大学计算机学院 课程名称 实验项目 指导教师 实验位置 计算机组成原理 存储器设计实验 实验报告 ______ 姓 ______ 班 名 级 号 期 2015年5月15日

本实验的结果正确,根据自己写的coe 文件中存储的数据进行操作,和实验四 有很多的相似 处,只是进行简单的读写的操作 ,实验的结果正确?能够根据操 作,lED 灯显示具体的数据? 配置管脚: NET "C[0]" LOC = T10; NET "C[1]" LOC = T9; NET "Clk" LOC = C9; ( 接 上) 实验 内容 ( 算 法、 程 序、 步骤 NET "LED[0]" LOC = :U16; NET "LED[1]" LOC = :V16; NET "LED[2]" LOC = :U15; NET "LED[3]" LOC = :V15; NET "LED[4]" LOC = :M11; NET "LED[5]" LOC = :N11; NET "LED[6]" LOC = :R11; NET "LED[7]" LOC = :T11; NET "Mem_Addr[2]" LOC = :V9; NET "Mem_Addr[3]" LOC = :M8; NET "Mem_Addr[4]" LOC = :N8; NET "Mem_Addr[5]" LOC = :U8; NET "Mem_Addr[6]" LOC = :V8; NET "Mem_Addr[7]" LOC = :T5; NET "Mem_Write" L( OC = B8; 实验仿真结果 数据 记录 和计 Objqcti f

片机与存储器接口电路设计

目录 1、课程设计目的 (2) 2、课程设计内容和要求 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 3、设计方案 (2) 3.1、设计思路 (2) 3、1、 1 外部存储器的扩展 (2) 3、1、2静态RAM 6264扩展 (3) 3、1、3地址空间的分配 (3) 3.2、工作原理及硬件框图 (6) 3、2、1单片机系统的工作原理 (6) 3、2、2、6264芯片引脚和内部结构 (7)

3、2、3、74LS373引脚图内部结构原理图和电路连接图 (9) 3、2、4、74ls138芯片功能 (10) 3.3、硬件电路原理图 (11) 3.4、PCB版图设计 (12) 4、课程设计总结 (12) 5、参考文献 (13) 1、设计目的 1、1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程; 1、2、学习简单电路系统设计,掌握Protel99的使用方法; 1、3、掌握单片机、存储器的应用; 1、4、学习掌握硬件电路设计的全过程。 2、课程设计内容和要求 2、1、设计内容 对8051单片机实现外扩16KB RAM,采用两片6264作外扩RAM; 2、2、设计要求 2、2、1、学习掌握单片机及静态存储器SRAM的工作原理及应用;

2、2、2、熟练掌握应用Protel99设计原理图及制作PCB图的过程; 2、2、 3、整理设计内容,编写设计说明书。 3、设计方案 3、1、设计思路 3、1、1 、外部存储器的扩展 外部数据存储器的扩展方法及时序 扩展外部RAM电路原理图 读外部数据RAM时序

写外部数据RAM时序 3、1、2、静态RAM 6264扩展 6264是8K×8位的静态随机存储器芯片,它采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗200mW,典型存取时间200ns。 3、1、3、地址空间的分配 地址空间的分配,实际是16位地址线的具体安排与分配,是应用系统统硬件设计中至关重要的一个问题。它与外部扩展的存储器容量及数量、功能接口芯片部件的数量等等有关,必须综合考虑,合理分配。 在外部扩展多片存储和功能部件接口芯片时,主机通过地址总线发出的地址是用来选择某一个存储单元或某一个功能部件接口芯片(或芯片中的某一个寄存器)的。要完成这一功能,必须进行两种选择:一是必须选择出指定的芯片(称之为片选);二是必须选择出该芯片的某一个存储单元。第二种选择由地址总线来完成,现在讨论第一种选择,即选中该芯片。通常有两种片选的方法:线选法和译码法。 线选法 线选法就是将多余的地址总线(即除去存储容量所占用的地址总线外)中的某一根地址线作为选择某一片存储或某一个功能部件接口芯片的片选信号线。一定会有一些这样的地址线,否则就不存在所谓的“选片”的问题了。每一块芯片均需占用一根地址线,这种方法适用于存储容量较小,外扩芯片较少的小系统,其优点是不需地址译码器,硬件节省,成本低。缺点是外扩器件的数量有限,而且地址空间是不连续的。

计算机组成原理相联存储器的设计

沈阳航空航天大学课程设计报告 目录 第1章总体设计方案 (2) 1.1设计原理 (2) 1.2设计思路 (3) 1.3设计环境 (4) 第2章详细设计方案 (5) 2.1顶层方案图的设计与实现 (5) 2.1.1创建顶层图形设计文件 (5) 2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5) 2.1.3编译、综合、适配 (6) 2.2功能模块的设计与实现 (7) 2.2.1 输入寄存器的实现 (7) 2.2.2存储体的设计与实现 (8) 2.2.3 数字比较器的实现 (10) 2.2.4查找结果寄存器的实现 (12) 2.3仿真调试 (13) 第3章编程下载与硬件测试 (15) 3.1编程下载 (15) 3.2硬件测试及结果分析 (15) 参考文献 (17) 附录(电路原理图) (18)

第1章 总体设计方案 1.1 设计原理 相联存储器(C ontent Addressed Memory ),它是一种按内容访问的存储器,可以根据数据记录地一部分内容查找其它部分的内容。在相联存储器中,每个存储的数据记录都是固定长度的字,每个字由若干字段组成,每个字段描述了用一个对象的属性,也称一个内容。 相联存储器的结构框图如图1.1所示。 它主要实现将输入寄存器(CR)的信息与存储体的信息作比较,相匹配的置为“1”,不匹配的置为“0”, 将结果送入查找结果寄存器(SRR)中,并输出结果。 图1.1 相联存储器原理框图

1.2 设计思路 根据相联存储器的原理特点,即按照内容寻址,因此可以将相联存储器分为以下几个部分:输入寄存器,译码选择电路,存储体,数字比较器,查找结果寄存器。 输入寄存器(CR):用来存放检索字,其位数和相联存储器的字长相等。 译码选择电路:用3-8译码器进行译码电路选择,如当置输入端B2B1B0为“000”,时钟脉冲信号为高电位时,可以向存储体第一个单元地址输入八位二进制的字信息,同时其他的存储单元的信息被屏蔽掉。当置输入端B2B1B0为“001”时,时钟信号为高电位时,可以向存储体第二个单元地址输入八位二进制的字信息,同时其他的存储信号单元被屏蔽掉。 存储体(AMU):用于存放待检索的数据,由八个八位二进制存器构成,以便快速存取。 数字比较器:将检索的内容和从存储体中读出的所有单元内容的相应位进行比较,如果有某个存储单元的信息和检索项一致,就把符合寄存器的相应位置“1”,表示该字匹配;否则置“0”,表示不匹配。 查找结果寄存器(SRR):用来存放待检索项与存储体的信息中相符合的单元的寄存器地址,其位数等于相联存储器的存储单元总数,每一位对应一个存储单 元,位的序列数即为相联存储器的单元地址。 设存储体由8个字构成,字长为8位的二进制数。CR为比较寄存器,字长也为8位,存放要比较的两个数。首先向输入寄存器输入一个八位二进制的字,然后通过3—8译码器选择电路依次将八个八位二进制数输入到存储体中。将输入到输入寄存器的字通过比较寄存器分别与存储体里的八个字检索比较,若匹配,则输出信号置1,否则置0。匹配信号通过查找结果寄存器(SRR)输出,我们就能找到匹配的那个字。 若存储体八个单元存储的数据分别为0000000、00000001、00000010、00000011、00000100、00000101、00000110, 00000111,输入寄存器中的存储数据是00000011,通过比较器CR进行比较之后,可以知道发现检索数据与存储体中的第四个单元的内容一致,所以结果查找寄存器SRR中的第四个单元置为“1”,

TMS320C32的存储器接口设计

TMS320C32的存储器接口设计 1 TMS320C32的外部存储器接口的特点 TMS320C32是一个32位微处理器,它可以通过24位地址总线、32位数据总线和选通信号对外部存储器进行访问。其外部存储器接口结构如下图l所示。 图1,TMS320C32的外部存储器接口图 在图1中,引脚(引脚,又叫管脚,英文叫Pin。就是从集成电路(芯片)内部电路引出与外围电路的接线,所有的引脚就构成了这块芯片的接口)PRGW是用来配置外部程序存储器的宽度的。当PRGW引脚为低电平时程序存储器宽度为16位;当PRGW引脚为高电平时程序存储器宽度为32位。STRBO和STRBl各为一组访问外部存储器的选通信号,各有4个信号引脚(STRBx_B3/A_1、STRBx_B2/A_2、STRBx_Bl和STRBx_B0)。从图l中我们可以看出,选通信号STRB0和STRBl能从8/16/32位存储器中访问8/16/32位数据,或从16/32位存储器中执行32位程序;IOSTRB是外设I/O的选通信号引脚,它只能从32位宽度的存储器中访问32位的数据和程序。 可以通过对STRBx和IOSTRB的设置,从8/16/32位的存储器中访问8/16/32位数据或程序。也就是说,可以从任何一个外部存储器中访问任何一种类型的数据。这就说明可以通过设置IOSTRB、STRB0和STRB1的选通信号来寻址整个外部存储器空间。例如,一个32位外部存储器可以被设定为只存放一个32位的双字,但是也可以被分为具有2个连续地址的16位字或者4个连续地址的8位字节。反之,一个32位双字可以放在一个32位外部存储器中,也可以放在2个16位或4个8位宽度的外部存储器中。 TMS320C32内部总共提供了64 MB的存储器映射空间。其中,STRB0所对应的存储映像区间是不连续的两段区问,一段是03FH~7FFFFFH(共31.999 MB),另一段是880000H~8FFFFFH(共2 MB);STRBl所对应的存储映像区间是900000H~FFFFFFH(共28 MB);IOSTRB所对应的存储映像区间是810000H~82FFFFH(共512KB)。当外部总线访问这些空间时,相应的选通信号就使能。 负责控制信号的输入和输出叫做使能,是一个动词,英文‘Enable’。使能通俗点说就是一个“允许”信号,进给使能也就是允许进给的信号,也就是说当进给使能信号有效的时候电机才能转动。一般的数控系统会将电机的进给使能信号跟急停开关和行程限位开关串联起来,当按下急停开关或者电机运转超出行程后,进给使能信号被断开,电机不能继续转动,从而保护机床在安全的行程内运行。 2 TMS320C32的3种存储器设计方案 2.1 8位存储器宽度 设计为8位的存储器,其硬件接线方案。STRBx_B3/Al_1和STRBx_B2/A_2引脚作为地址引脚,STRBx_B0引脚作为片选引脚,而STRBx_B1则不用。 图2,8位存储器的硬件接线图 图3,16位存储器的硬件接线图 设计为16位的存储器,其硬件接线方案。STRBx_B3/A_1引脚作为地址引脚,STRBx_B0

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