Um sistema embarcado usa diferentes tipos de módulos de memória para uma ampla gama de tarefas, como armazenamento de código de software e instruções de hardware. Esses códigos de software e instruções são usados para programar o microcontrolador .
Diferentes tipos de memória
Um módulo de memória é um dispositivo físico usado para armazenar programas ou dados em uma base temporária ou permanente para uso em eletrônica digital. Existem diferentes variedades de memórias no sistema embutido, cada uma com seu próprio modo particular de operação. Uma memória eficiente aumenta o desempenho dos sistemas embarcados.
2 tipos de módulos de memória
Diferentes tipos de módulos de memória para qualquer sistema depende da natureza da aplicação desse sistema. Os requisitos de desempenho e capacidade da memória são pequenos para sistemas de baixo custo. A seleção de um módulo de memória é o requisito mais crítico na concepção de um projeto baseado em microcontrolador .
Os seguintes tipos gerais de módulo de memória podem ser usados em um sistema embarcado.
- Memória volátil
- Memória não volátil
Módulo de memória volátil - RAM
Dispositivos de memória volátil são tipos de dispositivos de armazenamento que mantêm seu conteúdo até que a energia seja aplicada a eles.
Quando a energia é desligada, essas memórias perdem seu conteúdo.
Um exemplo de dispositivo de memória volátil é a memória de acesso aleatório (RAM)
Módulo de memória volátil-RAM
O chip de memória RAM, conhecido como memória principal, é um local de armazenamento que permite que as informações sejam armazenadas e acessadas rapidamente de um local aleatório com o módulo de memória. A célula de memória que pode ser acessada para transferência de informações de ou para qualquer local aleatório desejado é chamada de memória de acesso aleatório.
Uma memória RAM é projetada com um conjunto de células de armazenamento. Cada célula contém BJT ou MOSFET com base no tipo de módulo de memória. Por exemplo, 4 * 4 memória RAM pode armazenar 4 bits de informação.
Cada instrução de uma linha e coluna nesta matriz é uma célula de memória. Cada bloco rotulado como BC representa as células binárias com suas 3 entradas e 1 saída. Cada bloco consiste em 12 células binárias.
Circuito interno de armazenamento de dados para memória RAM
Para cada bloco de memória, cada palavra de saída do decodificador é a entrada selecionada. O decodificador é habilitado com a entrada de habilitação de memória. Quando o pino de habilitação de memória está em nível lógico baixo, todas as saídas do decodificador estão em nível lógico baixo e a memória não seleciona nenhuma palavra. Quando o pino de habilitação está em um nível lógico alto, a saída paralela correspondente à entrada serial é fornecida como entrada selecionada para cada bloco de memória.
Circuito interno de armazenamento de dados para chip de memória RAM
Uma vez que a palavra tenha sido selecionada, o pino de leitura e gravação para cada bloco determina a operação. Se o pino de leitura / gravação estiver em um nível lógico baixo, a entrada é gravada no bloco de memória. Se o pino de leitura / gravação estiver em nível lógico alto, a saída é lida de cada bloco.
Memória ROM não volátil
As memórias não voláteis são tipos de chips de memória de armazenamento permanente que podem recuperar as informações armazenadas mesmo quando a alimentação é desligada. Um exemplo de dispositivo de memória não volátil é a memória somente leitura (ROM).
O ROM significa Memória Só de Leitura . A ROM só pode ser usada para leitura, mas não pode ser gravada. Esses dispositivos de memória não são voláteis.
Memória ROM não volátil
A informação é armazenada permanentemente em tais memórias durante a fabricação. A ROM pode armazenar instruções que são necessárias para iniciar o computador quando ele é energizado. Esta operação é conhecida como bootstrap.
Uma célula de memória ROM é projetada com um único transistor. A memória ROM não é usada apenas nos computadores, mas também em outros dispositivos eletrônicos como controladores, micro fornos, máquinas de lavar, etc.
Uma família ROM é projetada com uma coleção de células de armazenamento. Cada célula de memória contém um transistor bipolar ou MOSFET com base nos tipos de memória.
Tipos de chips de RAM disponíveis
A família RAM inclui dois importantes dispositivos de memória que são
Memória de acesso aleatório estática (SRAM)
O módulo Static Random Access Memory é um tipo de RAM que retém os bits de dados em sua memória enquanto a energia estiver sendo fornecida. A SRAM não precisa ser atualizada periodicamente. A RAM estática fornece acesso mais rápido aos dados e é mais cara do que a DRAM.
Memória de acesso aleatório estático (SRAM)
Cada bit em uma SRAM é armazenado em quatro transistores que formam dois inversores de acoplamento cruzado. Dois adicionais transistores - tipos servem para controlar o acesso às células de armazenamento durante as operações de leitura e gravação. Uma SRAM normalmente usa seis transistores para armazenar cada bit de memória. Essas células de armazenamento têm dois estados estáveis que são usados para denotar '0' e '1'.
Vantagens:
- A SRAM externa fornece grandes capacidades de armazenamento do que as memórias on-chip.
- Os dispositivos SRAM podem ser encontrados em capacidades cada vez menores.
- As SRAMs normalmente têm latência muito baixa e alto desempenho.
- A memória SRAM pode ser projetada e conectada facilmente em comparação com outras memórias
Formulários:
- A SRAM externa é bastante eficaz como um buffer mais rápido para blocos de dados de tamanho médio. Você pode usar a SRAM externa para armazenar dados em buffer que não cabem na memória on-chip e exigem latência menor do que a fornecida pela DRAM.
- Se o seu sistema requer um bloco de memória maior que 10 MB, você pode considerar diferentes tipos de memória, como SRAM.
Memória de acesso aleatório dinâmico:
A memória dinâmica de acesso aleatório é um tipo de módulo de RAM que armazena cada bit de dados em um capacitor separado. Esta é uma maneira eficiente de armazenar os dados na memória porque requer menos espaço físico para armazenar os dados.
Memória Aleatória de Acesso Dinâmico (DRAM)
Um tamanho específico de DRAM pode conter mais quantidades de dados do que um chip SRAM com o mesmo tamanho. Os capacitores em DRAM precisam ser constantemente recarregados para manter sua carga. Esta é a razão pela qual a DRAM requer mais potência.
Cada chip de memória DRAM consiste em locais de armazenamento ou células de memória. É composto de um capacitor e transistor que pode manter o estado ativo ou inativo. Cada célula DRAM é chamada de bit.
Quando a célula DRAM mantém um valor no estado ativo '1', a carga está no estado alto. Quando a célula DRAM mantém um valor no estado inativo '0', a carga está abaixo de um certo nível.
Vantagens:
- A capacidade de armazenamento é muito alta
- É um aparelho de baixo custo
Formulários:
- É usado para armazenar grandes blocos de dados
- É usado na execução de código de microprocessador
- Aplicativos em que o acesso à memória de baixa latência é necessário.
Tipos de memórias ROM
Diferentes tipos de memória na família ROM têm quatro dispositivos de memória importantes que são:
Memória somente leitura programável:
A memória somente leitura programável (PROM) pode ser modificada apenas uma vez pelo usuário. O PROM é fabricado com uma série de fusíveis. O chip é programado pelo programador PROM onde alguns fusíveis estão queimados. Os fusíveis abertos são lidos como uns, enquanto os fusíveis queimados são lidos como zeros.
Memória somente leitura programável
Memória de leitura programável apagável:
Memória programável apagável somente leitura
A memória somente leitura programável e apagável é um dos tipos especiais de módulos de memória que podem ser programados qualquer número de vezes para corrigir os erros. Ele pode reter seu conteúdo até ser exposto à luz ultravioleta.
A luz ultravioleta apaga seu conteúdo possibilitando a programação da memória. Para escrever e apagar o chip de memória EPROM, precisamos de um dispositivo especial chamado programador PROM.
A EPROM é programada forçando a carga elétrica em um pequeno pedaço de metal poli-silício conhecido como portão flutuante, que está localizado na célula de memória. Quando a carga está presente neste portão, a célula é programada, ou seja, a memória contém '0'. Quando a carga não está presente no portão, a célula não está programada, ou seja, a memória contém '1'.
Memória elétrica apagável programável somente leitura :
EEPROM é um chip de memória somente leitura modificado pelo usuário que pode ser apagado e programado várias vezes.
Memória somente leitura programável apagável eletricamente
Esses dispositivos de memória são usados em computadores e outros dispositivos eletrônicos para armazenar pequenas quantidades de dados que devem ser salvos quando a fonte de alimentação é removida. O conteúdo da EEPROM é apagado expondo-o a uma carga elétrica.
Os dados EEPROM são armazenados e removidos 1 byte de dados por vez. A EEPROM não precisa ser removida do computador para ser modificada. A alteração do conteúdo não requer o equipamento adicional.
A EEPROM moderna permite operações de página de vários bytes e tem vida útil limitada. A EEPROM pode ser projetada de 10 a 1000 ciclos de gravação. Quando o número de operações de gravação é concluído, a EEPROM para de funcionar.
EEPROM é um dispositivo de armazenamento que pode ser implementado com menos padrões no design de células. A célula mais comum é composta por dois transistores. O transistor de armazenamento tem um medidor flutuante semelhante ao EPROM. Os EEPROMs têm duas famílias que são EEPROM serial e EEPROM paralela. A EEPROM paralela é mais rápida e econômica do que a memória serial.
Memória flash:
A memória flash é o dispositivo mais amplamente usado para dispositivos eletrônicos e de computador. A memória flash está entre os tipos especiais de memória que podem ser apagados e programados com um bloco de dados. A memória flash mantém seus dados mesmo sem energia. A memória flash é popular porque funciona de forma mais rápida e eficiente do que a EEPROM.
Memória flash
O módulo de memória flash é projetado para cerca de 100.000 -10000000 ciclos de gravação. A principal limitação da memória flash é o número de vezes que os dados podem ser gravados nela. Os dados podem ser lidos da memória flash quantas vezes forem desejadas, mas após um certo número de operações de gravação, ele irá parar de funcionar.
Memória On-Chip
A memória On-Chip é referida a qualquer módulo de memória como RAM, ROM ou outras memórias, mas que sai fisicamente no próprio microcontrolador. Diferente microcontroladores -tipos como o microcontrolador 8051, tem memória ROM On-Chip limitada. No entanto, ele tem a capacidade de expandir até um máximo de 64 KB de memória ROM externa e 64 KB de memória RAM externa.
Memória on-chip
O pino / EA é usado para controlar as memórias externa e interna do microcontrolador. Se o pino / EA estiver conectado a 5 V, os dados são buscados de ou para a memória interna do microcontrolador. Quando o pino / EA é conectado ao solo, os dados são buscados de ou para as memórias externas.
Espero que agora você esteja entendendo bem os diferentes tipos de memória. Aqui está uma pergunta básica para você: Para projetar qualquer sistema embarcado, que tipo de ROM e RAM é normalmente usado e por quê?
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