Vestavné systémy. BI-VES Přednáška 8. Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Transkript

1 Vestavné systémy BI-VES Přednáška 8 Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Miroslav Skrbek 2010,2011 ZS2010/11 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 Agenda Paměťová média BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 2

3 Literatura M Kbit, 2Kbit and 1Kbit Serial SPI Bus EEPROM With High Speed Clock. Datasheet. Technická dokumentace STMicroelectronics, ( M29F010B 1 Mbit (128Kb x8, Uniform Block) Single Supply Flash Memory. Datasheet. Technická dokumentace STMicroelectronics, 2004.( _DS.pdf) CF+ and CompactFlash Specification Revision 2.0. CompactFlash Association. Grp07/documentation/cfspc2_0_compact_flash.pdf BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 3

4 Non-volatilní paměťová média pro mikropočítačové systémy NVRAM baterií zálohovaná RAM EPROM Mazatelné UV zářením Uložení programu Kapacita max. 4 M bity Dnes již neperspektivní součástka, používá se jako OTP verze bez okénka EEPROM Elektricky přepisovatelné R/W přístup (zápis po bytech, mazací operace součástí zápisu) Kapacita do 256K bitů (sériové), 4M bity (paralelní) Flash Elektricky mazatelné po blocích Kapacita až 4GBbity BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 4

5 Sériové paměti EEPROM kapacita 1Kbit až 1Mbit rozhraní I 2 C (24C11) Microwire (M93C46) SPI (M95020) aplikace M95020 non-volatilní uložení parametrů, konfigurace a PnP informací (např. síťové karty, USB a PCMCIA interface, paměťové moduly) BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 5

6 Paměti Flash vyznačují se velkými kapacitami (až 4Gbity) mazání je organizováno po blocích (nejčastěji 64KB) Operace mazání musí předcházet opětovnému zápisu V současné době nacházejí mnoho aplikačních oblastí Přenosné datové paměti MP3 přehrávače Fotoaparáty, kamery Záznamová datová zařízení Medium pro uložení firmwaru ve vestavných systémech BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 6

7 Flash paměti typu NOR (EPROM kompatibilní) A11 A9 A8 A13 A14 NC #WE Vcc NC A16 A15 A12 A7 A6 A5 A4 Flash 128KB 29F010 TSOP #RE A10 #CE DQ7 DQ6 DQ5 DQ4 DQ3 Vss DQ2 DQ1 DQ0 A0 A1 A2 A3 A0-16 D0-7 #RE 1 0 Z 1 0 t ac ~70ns Adresa Data Čtení BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 7

8 Operace čtení a zápis Čtení: data = read(0x345); // čtení z adresy 345h Výmaz bloku write(0x555, 0xAA); write(0x2aa, 0x55); write(0x555, 0x80); write(0x555, 0xAA); write(0x2aa, 0x55); write(0x555, 0xAA); write(adresa_bloku, 0x30); while((read(adresa_bloku)& 0x40)!= (read(adresa_bloku) & 0x40)); Programování paměti write(0x555, 0xAA); write(0x2aa, 0x55); write(0x555, 0xA0); write(adresa, data); // čekej na dokončení zápisu while ((read(adresa)& 0x80)!= (data & 0x80)); Pokud má paměť Ready/Busy signál, pak je jednodušší testovat tento signál na dokončení operace. Funkce read je deklarovaná jako char read(int adresa); Funkce write je deklarovaná jako void write(int adresa, char data); BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 8

9 Velkokapacitní Flash paměti typu NAND Kapacita až 32Gb Technologie MLC (multi-level cell) Rozhraní Compact Flash (PCMCIA, TrueIDE) Synchronní 8bitová sběrnice multiplexovaná adresa s daty podpora burst modu automatická inkrementace adresy BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,2011 9

10 NAND Flash interface #CE #RE #WE I/O0-7 CLE ALE ALE CLE Flash R/#B #WE #WP #RE #CE Chip Enable I/O0-7 00h Adr Adresa 30h Data #RE #WE Read Enable Write Enable R/#B ALE CLE #WP Adress Latch Enable Command Latch Enable Write Protect příkaz Adresa R/#B Ready/Busy Data BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

11 Intel StrataFlash Technologie NOR MLC 65nm Rychlý zápis až 1MB/s Čtení rychlostí SDRAM (133MHz) Kapacita až 2Gb Interface multiplexovaná adresa/data nemultiplexovaná adresa/data asynchronní interface synchronní interface Bloková struktura paměti dovoluje běh programu současně se zápisovými a mazacími operacemi Oblast OTP (One Time Programming) pro sériovéčíslo, bootloader apod. Aplikace videokamery přehrávače paměť programu pro 32bitové systémy (dovoluje běh programů přímo ze StrataFlash) BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

12 Volatilní paměťové obvody Statická paměť RAM (SRAM) Dynamické paměti (SDRAM, DDR, ) PSRAM (Pseudo Static RAM) Je to DRAM s integrovaným řadičem pro obnovování paměti BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

13 Volatilní paměti - statická paměť RAM (SRAM) A18 A16 A14 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND SRAM VDD A15 A17 WR A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 A0-16 D0-7 #RE 1 0 Z 1 0 t ac Adresa Data Čtení BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

14 Paměťové obvody pro hlavní paměť - dynamická paměť RAM (typ DDR2) DDR2 NC NC NC NC Synchronní dynamická RAM SDRAM (SDRAM) VDD NU VSS VSSQ /DQS VDDQ 128MB x 8 Periodické obnovování obsahu DQ6 VSSQ DM DQS VSSQ DQ7 externím řadičem. Celá paměť musí VDDQ DQ1 VDDQ VDDQ DQ0 VDDQ být obnovena přibližně do 10 ms, jinak hrozí ztráta dat. DQ4 VSSQ DQ3 DQ2 VSSQ DQ5 Kapacita 128MB (8 bank x 2 24 VDDL VREF VSS VSSDL CK VDD adres) Adresa (A0-A13); kompletní 24-bitová CLKE /WE /RAS /CK ODT adresa se zapisuje nadvakrát sloupcová (10 bitů) ařádková (13 BA0 BA1 /CAS /CS bitů) A10 A1 A2 A0 Číslo banky (BA0-BA2) A3 A5 A6 A4 Data (DQ0-DQ7) Řídící signály: A7 A9 A11 A8 RAS (řádková adresa) A12 BA2 NC A13 CAS (sloupcová adresa) /WE (zápis) NC NC NC NC Hodinový signál (CK a /CK) /CS výběr čipu BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010, Pouzdro: 68-ball FBGA / značí negovaný signál

15 Čtení z paměti CK A0- A13 Adresa řádku Adresa sloupce Adresa sloupce /RAS /CAS Data Adresa řádku 1000h 1. adresa sloupce 200h Adresa h 45ns 2. adresa sloupce 328h Data z adresy h h h h Data z adresy 40032Bh 40032Ah h h Adresa h Blok dat pro adresu 1 Blok dat pro adresu 2 BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

16 Velkokapacitní paměťová média PCMCIA Flash Card Interface paralelní 16bitů Compact Flash (CF) Interface paralelní 16 bitů Multi Media Cards (MMC) Seriový (např. SPI) Secure Digital Cards (SD) SSFDC (SmartMedia) BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

17 Compact Flash Implementuje rozhraní disku (ATA) Obvykle dva režimy činnosti Přímo signály ATA jako na disku PCMCIA O režimu se rozhoduje při zasunutí karty Mechanickým adaptérem (bez IO) lze převést na PCMCIA BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,

18 MMC Určeno pro MP3 přehrávače, PDA, Konektor 7 kontaktních plošek Sériová synchronní komunikace (SCLK 0-20MHz) Dva protokoly MultiMediaCard SPI Karty je možno zapojovat do sběrnice Datové přenosy zabezpečené CRC BI-VES, Přednáška 8 Miroslav Skrbek 2010,