嵌入式开发学习之--存储器

提示：本章主要学习几种常见的存储器

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前言

  前面学习了串口通信，以及一种特殊通信方式DMA，都是对信息的传递，这篇来了解一下信息的存储。

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  提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、存储器的分类

  可以根据掉电丢失与掉电不丢失分为“易失性存储器”与“不易失性存储器”。这两个我们可以理解为电脑上的内存和硬盘的区别。

二、RAM存储器

  RAM 是“Random Access Memory”的缩写，被译为随机存储器。所谓―随机存取，指的是当存储器中的消息被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。这个词的由来是因为早期计算机曾使用磁鼓作为存储器，磁鼓是顺序读写设备，而 RAM 可随读取其内部任意地址的数据，时间都是相同的，因此得名。实际上现在 RAM 已经专门用于指代作为计算机内存的易失性半导体存储器。

  根据 RAM 的存储机制，又分为动态随机存储器 DRAM(Dynamic RAM)以及静态随机存储器 SRAM(Static RAM)两种。

2.1、DRAM

  动态随机存储器 DRAM 的存储单元以电容的电荷来表示数据，有电荷代表 1，无电荷代表 0，但时间一长，代表 1 的电容会放电，代表 0 的电容会吸收电荷，因此它需要定期刷新操作，这就是“动态(Dynamic)”一词所形容的特性。

2.1.1、SDRAM

  根据 DRAM 的通讯方式，又分为同步和异步两种，这两种方式根据通讯时是否需要使用时钟信号来区分。图 22-3 是一种利用时钟进行同步的通讯时序，它在时钟的上升沿表示有效数据。

  由于使用时钟同步的通讯速度更快，所以同步 DRAM 使用更为广泛，这种 DRAM 被称为 SDRAM(Synchronous DRAM)。

2.1.2、DDR SDRAM

  为了进一步提高 SDRAM 的通讯速度，人们设计了 DDR SDRAM 存储器(Double Data Rate SDRAM)。它的存储特性与 SDRAM 没有区别，但 SDRAM 只在上升沿表示有效数据，在 1 个时钟周期内，只能表示 1 个有数据；而 DDR SDRAM 在时钟的上升沿及下降沿各表示一个数据，也就是说在 1 个时钟周期内可以表示 2 数据，在时钟频率同样的情况下，提高了一倍的速度。至于 DDRII 和 DDRIII，它们的通讯方式并没有区别，主要是通讯同步
时钟的频率提高了。

  当前个人计算机常用的内存条是 DDRIII SDRAM 存储器，在一个内存条上包含多个DDRIII SDRAM 芯片。

2.2SRAM

  静态随机存储器 SRAM 的存储单元以锁存器来存储数据，见图 22-4。这种电路结构不需要定时刷新充电，就能保持状态(当然，如果断电了，数据还是会丢失的)，所以这种存储器被称为“静态(Static)”RAM。

  同样地，SRAM 根据其通讯方式也分为同步(SSRAM)和异步 SRAM，相对来说，异步SDRAM 用得较多。

2.3、SRAM与DRAM应用场合

  对比 DRAM 与 SRAM 的结构，可知 DRAM 的结构简单得多，所以生产相同容量的存储器，DRAM 的成本要更低，且集成度更高。而 DRAM 中的电容结构则决定了它的存取速度不如 SRAM，特性对比见表 22-1。

  所以在实际应用场合中，SRAM 一般只用于 CPU 内部的高速缓存(Cache)，而外部扩展的内存一般使用 DRAM。

三、非易失性存储器

  非易失性存储器种类非常多，半导体类的有 ROM 和 FLASH，而其它的则包括光盘、软盘及机械硬盘。

3.1、ROM存储器

  ROM 是“Read Only Memory”的缩写，意为只能读的存储器。由于技术的发展，后来设计出了可以方便写入数据的 ROM，而这个“Read Only Memory”的名称被沿用下来了，现在一般用于指代非易失性半导体存储器，包括后面介绍的 FLASH 存储器，有些人也把它归到 ROM 类里边。

3.1.1、MASK ROM

  MASK(掩膜) ROM 就是正宗的“Read Only Memory”，存储在它内部的数据是在出厂时使用特殊工艺固化的，生产后就不可修改，其主要优势是大批量生产时成本低。当前在生产量大，数据不需要修改的场合，还有应用。

3.1.2、OTPROM

  OTPROM(One Time Programable ROM)是一次可编程存储器。这种存储器出厂时内部并没有资料，用户可以使用专用的编程器将自己的资料写入，但只能写入一次，被写入过后，它的内容也不可再修改。在 NXP 公司生产的控制器芯片中常使用 OTPROM 来存储密钥；STM32F429 系列的芯片内部也包含有一部分的 OTPROM 空间。

3.1.3、EPROM

  EPROM(Erasable Programmable ROM)是可重复擦写的存储器，它解决了 PROM 芯片只能写入一次的问题。这种存储器使用紫外线照射芯片内部擦除数据，擦除和写入都要专用的设备。现在这种存储器基本淘汰，被 EEPROM 取代。

3.1.4、EEPROM

  EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)是电可擦除存储器。EEPROM 可以重复擦写，它的擦除和写入都是直接使用电路控制，不需要再使用外部设备来擦写。而且可以按字节为单位修改数据，无需整个芯片擦除。现在主要使用的 ROM 芯片都是EEPROM。

3.2、FLASH 存储器

  FLASH 存储器又称为闪存，它也是可重复擦写的储器，部分书籍会把 FLASH 存储器称为 FLASH ROM，但它的容量一般比 EEPROM 大得多，且在擦除时，一般以多个字节为单位。如有的 FLASH 存储器以 4096 个字节为扇区，最小的擦除单位为一个扇区。根据存储单元电路的不同，FLASH 存储器又分为 NOR FLASH 和 NAND FLASH，见表 22-2。

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总结

  本章主要以了解为主，知道各种存储器的特点，后面会针对常用的eeprom以及flash操作设计实验。