|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Lập trình chip nhớ FLASH. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Bộ vi điều khiển Các vi mạch bộ nhớ vĩnh viễn có thể lập trình lại với khả năng xóa dữ liệu điện, được chế tạo bằng công nghệ FLASH, đã chiếm một vị trí vững chắc trong công nghệ điện tử và máy tính, thay thế các loại thiết bị lưu trữ không khả biến khác. Ưu điểm chính của chúng là khả năng lập trình lại "trong hệ thống" mà không cần tháo chip ra khỏi bảng mạch in hoặc tháo nó ra khỏi bảng điều khiển. Một số lượng lớn các chu kỳ lập trình lại cho phép cho phép tạo "đĩa FLASH" với dung lượng hàng chục megabyte trên các vi mạch như vậy, khác với các ổ đĩa cứng hoặc đĩa mềm thông thường ở chỗ hoàn toàn không có các bộ phận chuyển động. Nhờ đó, chúng bền bỉ và có thể hoạt động trong môi trường có độ rung cao như xe cộ và các vật thể chuyển động khác. Bài báo đã xuất bản dành cho việc lập trình chip bộ nhớ FLASH. Chip bộ nhớ FLASH khác với các loại ROM khác ở chỗ có một "lập trình viên" tích hợp trực tiếp trên chip - máy xóa và ghi (AC3). Nó loại bỏ sự cần thiết trong quá trình lập trình để áp dụng điện áp tăng lên cho các đầu ra của vi mạch, để tạo thành các chuỗi xung nhất định. AC3 thực hiện tất cả điều này một cách độc lập và không thể nhận thấy đối với người dùng, người chỉ cần báo cáo địa chỉ của ô và mã sẽ được ghi vào đó bằng lệnh thích hợp và đợi thao tác hoàn tất. Trong nhiều trường hợp, có thể tạm dừng một thao tác dài (chẳng hạn như xóa một khối dữ liệu), đọc thông tin mong muốn từ một vùng bộ nhớ khác rồi tiếp tục. Ngày nay, nhiều công ty (nổi tiếng nhất là Intel, AMD, Atmel, Winbond) sản xuất nhiều loại chip bộ nhớ FLASH lên đến 4 MB. Giao diện bên ngoài của chúng là song song hoặc nối tiếp. Các chip có giao diện nối tiếp chủ yếu được dùng để lưu trữ một lượng nhỏ dữ liệu trong các thiết bị chuyên dụng hoặc có kích thước nhỏ, ví dụ: để lưu trữ các cài đặt cố định cho máy thu thanh hoặc chương trình vận hành thiết bị gia dụng. Tiếp theo, chúng ta sẽ nói về các vi mạch FLASH "song song", về thiết bị vật lý và logic của giao diện với bộ xử lý, không khác bất kỳ cách nào so với các ROM thông thường, ngoại trừ việc chúng, giống như RAM, có đầu vào cho phép ghi. Chính trong các vi mạch này, mã BIOS của các máy tính hiện đại được lưu trữ. Tổ chức dữ liệu là 16 hoặc 70 bit. Thông thường, nó có thể được chọn bằng cách kết nối đầu ra được cung cấp đặc biệt với nguồn điện hoặc dây thông thường. Ngoài các bus địa chỉ và dữ liệu, ba tín hiệu điều khiển được cung cấp cho các vi mạch: chọn tinh thể (CE), cho phép xuất (OE) và cho phép ghi (WE). Cái sau - chỉ khi chip cần được lập trình. Thời lượng tối thiểu của chu kỳ đọc là 150... XNUMX ns. Trong các vi mạch FLASH đầu tiên, dãy ô nhớ là một khối duy nhất và dữ liệu chỉ có thể bị xóa hoàn toàn khỏi toàn bộ mảng. Trong nhiều vi mạch hiện đại, bộ nhớ được chia thành các khối và việc xóa dữ liệu trong một trong số chúng không ảnh hưởng đến dữ liệu được lưu trữ trong các khối khác. Kích thước khối rất khác nhau - từ 128 byte đến 128 KB trở lên. Tuy nhiên, khi đọc dữ liệu, toàn bộ bộ nhớ của vi mạch được coi là một mảng duy nhất và thế là xong. rằng nó được chia thành các khối không thành vấn đề. Thông thường, các khối giống nhau và bằng nhau, nhưng chúng có thể khác nhau. Ví dụ: chip dòng 28Fxxx của Intel có cái gọi là khối khởi động 16 KB và hai khối tham số 8 KB mỗi khối. Tiếp theo là khối 96 KB và phần còn lại của bộ nhớ bao gồm các khối 128 KB. Các thuộc tính của các khối này hơi khác nhau. Khởi động có bảo vệ ghi và xóa phần cứng. Nó được bật bằng cách áp dụng mức logic thích hợp cho đầu ra được cung cấp đặc biệt của vi mạch. Các khối tham số được thiết kế để lưu trữ dữ liệu được thay đổi thường xuyên và chịu được số lượng chu kỳ xóa/ghi lớn hơn các khối khác. Mỗi vi mạch của sê-ri đang được xem xét được tạo thành hai phiên bản, khác nhau về vị trí của các khối trong không gian địa chỉ. Trong các vi mạch có chỉ số B (phía dưới), chúng được định vị, bắt đầu từ địa chỉ XNUMX, theo thứ tự được chỉ ra ở trên. Trong các sản phẩm có chỉ số T (trên cùng), thứ tự được đảo ngược (khởi động - trong khu vực địa chỉ cao hơn). Các vi mạch bộ nhớ FLASH được sản xuất tại thời điểm hiện tại được thiết kế cho điện áp cung cấp danh định từ 2.7 đến 5 V. Điện áp tăng (12 V) hoàn toàn không cần thiết đối với chúng hoặc chỉ cần thiết trong một số chế độ đặc biệt. Ở trạng thái thụ động ("không được chọn"), các vi mạch như vậy tiêu thụ dòng điện không quá 1 mA từ nguồn điện (trong hầu hết các trường hợp, ít hơn mười lần). Đôi khi một chế độ ngủ đặc biệt được cung cấp, trong đó mức tiêu thụ không đáng kể. Đúng vậy, không thể đọc dữ liệu từ một vi mạch "đang ngủ", mà phải "đánh thức" nó. đôi khi phải mất vài chục micro giây. Dòng điện tiêu thụ ở chế độ hoạt động là hàng chục milliamp và nếu bạn đặt chip ở trạng thái thụ động, thì AC3 thực hiện một thao tác dài (ví dụ: xóa dữ liệu), dòng điện sẽ không giảm cho đến khi hoàn thành. Người ta chú ý nhiều đến việc bảo vệ dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ FLASH khỏi sự thay đổi ngẫu nhiên, đặc biệt là dưới ảnh hưởng của tiếng ồn và quá độ khi bật và tắt nguồn. Trong hầu hết các trường hợp, có ba loại bảo vệ phần cứng. Điều thứ nhất là. rằng vi mạch không đáp ứng với các xung trong mạch WE có thời lượng nhỏ hơn 15 ... 20, thứ hai là với mức logic thấp ở đầu vào OE, không có thao tác tín hiệu nào ở các đầu vào khác có thể gây ra ghi, thứ ba là vậy. rằng khi điện áp cung cấp giảm xuống dưới một mức nhất định, AC3 sẽ tắt. Đối với các loại vi mạch khác nhau, ngưỡng tắt máy nằm trong khoảng 1.5 ... 3.8V. Đôi khi có thể cấm hoàn toàn việc thay đổi và xóa toàn bộ mảng dữ liệu hoặc các phần của nó. Việc áp dụng hoặc dỡ bỏ lệnh cấm như vậy thường yêu cầu các biện pháp "đặc biệt" (ví dụ: tăng điện áp trong thời gian ngắn lên một số thiết bị đầu cuối). Bảo vệ phần mềm cũng được cung cấp. Để thay đổi nội dung của một ô, bộ nhớ FLASH là không đủ, như trong RAM thông thường. viết một mã đến một địa chỉ. Cần có một lệnh, bao gồm một số mã được ghi tới các địa chỉ cụ thể. Bất kỳ chip FLASH nào cũng có thể cho biết loại của nó với thiết bị được cài đặt, điều này cho phép bạn tự động chọn các thuật toán cần thiết để ghi và xóa dữ liệu. Các lệnh thích hợp được cung cấp để bật và tắt chế độ đọc ID theo chương trình. Sau khi bật nó lên, số nhận dạng của nhà sản xuất được đọc tại địa chỉ OH và các thiết bị được đọc tại địa chỉ 1H (số nhận dạng của một số vi mạch được đưa ra trong bảng). Trong cùng một chế độ, nhưng tại các địa chỉ khác, trong một số trường hợp, bạn có thể nhận được thông tin bổ sung, chẳng hạn như về trạng thái chống ghi của phần cứng.
Có thể chuyển sang chế độ đọc số nhận dạng mà không cần lệnh bằng cách đặt điện áp +9 V vào đầu vào địa chỉ A12. Độ lệch giá trị cho phép của nó đối với các loại vi mạch khác nhau là khác nhau. Trong một số trường hợp, nó không quá ± 5%. ở những nơi khác, chỉ cần điện áp vượt quá một giá trị nhất định, chẳng hạn như 10 V. Các số nhận dạng được đọc tại các địa chỉ trên, đặt chúng mà không tính đến việc phóng điện A9. Thông thường phương pháp này được sử dụng trong các lập trình viên phổ thông. AC3 của hầu hết các chip bộ nhớ flash chấp nhận các lệnh được đưa ra theo cái gọi là tiêu chuẩn JEDEC, mặc dù vẫn có những trường hợp ngoại lệ. Đôi khi, khi nâng cấp chip, hệ thống lệnh của chúng được bổ sung các tổ hợp mã tiêu chuẩn, tuy nhiên, vẫn giữ lại các lệnh cũ (điều này là cần thiết để các chip được nâng cấp có thể hoạt động trong các thiết bị đã phát hành trước đó). Intel sử dụng hệ thống chỉ huy của riêng mình. Trước khi xem xét các lệnh một cách chi tiết, hãy nói một chút về việc kết nối các chip FLASH. Theo quy luật, các vi mạch cùng loại được sản xuất theo một số loại bao bì, khác nhau về vị trí, cao độ và số lượng chân cắm. Thông thường, các tùy chọn "gương" được cung cấp, cho phép bạn cài đặt vi mạch ở bất kỳ mặt nào của bảng mà không thay đổi cấu trúc liên kết của dây dẫn in. Số chân trong sơ đồ bên dưới là điển hình cho chip bộ nhớ 512K trong các gói PLCC và PDIP 32 chân phổ biến nhất. "Sơ đồ chân" của các vi mạch có âm lượng nhỏ hơn cũng tương tự, nhưng kết luận về các chữ số cao nhất không được kết nối với chúng (ví dụ: thứ 29 và thứ 010 là miễn phí cho Am30F1). Một sơ đồ tương tự như được hiển thị trong Hình. 1 được sử dụng nếu cần xóa và ghi dữ liệu mà không cần tháo chip khỏi hệ thống vi xử lý.
Giả định rằng bus dữ liệu hệ thống là 16 bit, địa chỉ là 32 bit. ROM được phân bổ trong không gian địa chỉ 29 KB, phần còn lại có thể bị chiếm bởi RAM Vì dung lượng bộ nhớ của Am040F512 là XNUMX KB, nên một thanh ghi trang bộ nhớ FLASH được cung cấp để kiểm soát các bit trên của địa chỉ. Để đọc và ghi dữ liệu, bạn có thể sử dụng thủ tục đơn giản sau (được viết bằng Pascal):
Nếu cần lập trình chip FLASH bên ngoài thiết bị mà nó sẽ hoạt động, nó có thể được kết nối với máy tính cá nhân. Cách dễ nhất để làm điều này là cài đặt một thẻ I/O song song tùy chọn trong máy tính của bạn. Các bo mạch như PCL-731 của Advantech, DIO-48 của IOP DAS hoặc PET-48DIO của ADLink đều có sẵn trên thị trường. Theo quy định, chúng có 48 đầu vào / đầu ra và chúng hoạt động tương tự như hai vi mạch 8255 (KP5806V55A) ở chế độ O với cùng thông tin và cổng điều khiển, ngay cả khi trong thực tế không có vi mạch nào như vậy trong thành phần của chúng. Nếu cần, bảng đầu vào / đầu ra song song có thể được tạo độc lập bằng cách sử dụng bài báo của N. Vasiliev "PC Interface Extender" ("Radio", 1994, Số 6, trang 20, 21). Để đọc hoặc lập trình, chip FLASH được kết nối với các cổng của hai chip 8255 theo mạch như trong Hình. 2. Cổng PA của cổng đầu tiên được sử dụng cho đầu vào/đầu ra dữ liệu, các bit riêng biệt của cổng PC của nó được sử dụng để xuất tín hiệu điều khiển CE, OE và WE. Các cổng PA, PB và PC thứ hai tạo thành bus địa chỉ 24 bit của chip FLASH. Nếu độ rộng bit nhỏ hơn của bus này là đủ, thì số lượng bit bậc cao tương ứng của cổng PC không được kết nối.
Các cổng bo mạch I/O và các hằng số phụ trợ phải được mô tả trong chương trình như sau:
Và các quy trình truy cập bộ nhớ FLASH được mô tả ở trên được thay thế bằng quy trình sau: м Bây giờ - thực sự là về lập trình vi mạch FLASH. Theo tiêu chuẩn JEDEC, mỗi lệnh bắt đầu bằng việc nhập mã OAAN tại địa chỉ 5555H. Tiếp theo, mã 55H được viết tại địa chỉ 2AAAH và cuối cùng, mã của thao tác được thực hiện tại địa chỉ 5555H.
Ví dụ, khi nói về lệnh 40H, chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến một chuỗi như vậy với số 40H là mã hoạt động.
Sau khi bật nguồn, bất kỳ vi mạch FLASH nào sẽ tự động chuyển sang chế độ này và không cần thiết lập nó bằng một lệnh đặc biệt. Tuy nhiên, ví dụ, nó được yêu cầu quay lại từ chế độ định danh đã đọc. Nó đôi khi được gọi là lệnh thiết lập lại hoặc thiết lập ban đầu. Để chuyển một số vi mạch sang chế độ đọc mảng, một chu kỳ ghi mã 0F0H vào bất kỳ địa chỉ nào là đủ.
Chu kỳ ghi sau lệnh 0A0H chứa địa chỉ của ô có thể lập trình và mã được ghi vào ô đó. Trong hầu hết các trường hợp, việc ghi vào từng ô yêu cầu một lệnh riêng. Hãy nhớ rằng, giống như EEPROM thông thường, trong các bit của ô có thể lập trình, bạn chỉ có thể thay thế các ô logic bằng số không. Để thực hiện thao tác đảo ngược, trước tiên cần phải xóa nội dung của toàn bộ khối bộ nhớ và lặp lại việc lập trình cho tất cả các ô của nó. Lưu ý rằng AC3 của nhiều chip FLASH không nhận ra các lỗi này và báo cáo thành công. Để đảm bảo rằng chương trình là chính xác, việc đọc kiểm soát dữ liệu đã ghi là cần thiết. Trong các chip Winbond có các khối 128 byte, việc lập trình cho bất kỳ ô nào sẽ tự động được thực hiện trước khi xóa tất cả dữ liệu của khối chứa. Do đó, trước tiên bạn phải luôn sao chép khối vào RAM, thực hiện các thay đổi cần thiết đối với bản sao và lập trình lại tất cả 128 byte. Sau khi nhận được lệnh OOH, địa chỉ và byte đầu tiên có thể lập trình, AC3 nhập nó vào bộ đệm bên trong của khối và đợi 200 µs mà không bắt đầu lập trình. Nếu trong thời gian này nhận được thêm một lệnh OOH và byte tiếp theo, nó cũng sẽ đi vào bộ đệm và AC3 sẽ đợi trong 300 µs tiếp theo. Điều này tiếp tục cho đến lúc đó. cho đến khi nhận được tất cả 128 byte của khối hoặc tạm dừng vượt quá giá trị cho phép (300 μs). AC3 sau đó xóa khối và bắt đầu lập trình thực tế. Trình tự ghi vào bộ đệm dữ liệu dành cho các ô khác nhau của khối không quan trọng, nhưng những ô chưa nhận được dữ liệu sẽ chứa mã 0FFH sau khi lập trình. Có hai cách để ghi dữ liệu lập trình vào một con chip như vậy. Cái đầu tiên trong số chúng (thông thường đối với những cái khác) được gọi là phần mềm bảo vệ. Mỗi byte được ghi phải được bắt đầu bằng một lệnh OOH. Tuy nhiên, việc bảo vệ có thể bị vô hiệu hóa bằng cách đưa ra các lệnh 80H và 20H theo trình tự.
Sau đó, byte được ghi cho bất kỳ địa chỉ nào sẽ vào bộ đệm bên trong của vi mạch và chế độ này được duy trì ngay cả sau khi tắt và bật nguồn. Ra khỏi đó theo lệnh của OON.
Có hai tùy chọn lệnh tương đương để ghi dữ liệu vào chip Intel FLASH. Trước hết, một trong các mã 40H hoặc 10H được viết tại bất kỳ địa chỉ nào. và sau đó - mã có thể lập trình tại địa chỉ mong muốn.
Lệnh "Xóa tất cả bộ nhớ". AC3 của vi mạch FLASH bắt đầu hoạt động quan trọng này bằng cách nhận một chuỗi gồm hai lệnh - 80H và 10H.
Các vi mạch của Intel được cung cấp một lệnh tương tự bằng cách ghi vào các địa chỉ tùy ý của mã 20H và 0D0H
Việc xóa toàn bộ nội dung của bộ nhớ mất từ hàng chục mili giây đến vài giây. Một số vi mạch cung cấp khả năng tạm dừng quá trình này bằng cách ghi mã OVON vào bất kỳ địa chỉ nào. Sau khi viết (cũng cho bất kỳ địa chỉ nào) mã 30H (đối với chip Intel - ODOH), quá trình xóa sẽ tiếp tục. Xóa khối lệnh. Để xóa nội dung của một khối bộ nhớ, phải đưa ra hai lệnh. Cái đầu tiên là 80H, cái thứ hai khác ở chỗ mã hoạt động 90H của nó không được viết ở địa chỉ 5555H, mà ở địa chỉ của bất kỳ ô nào của khối bị xóa.
Lệnh "Đọc định danh". Để chuyển sang chế độ này, lệnh 90H được sử dụng, nhưng đôi khi cần có một chuỗi hai lệnh - 80H và 60H.
Trong vi mạch Intel, chỉ cần viết mã 90H tại bất kỳ địa chỉ nào là đủ. Chế độ này được thoát bằng lệnh "Đọc mảng dữ liệu" đã thảo luận ở trên. Làm cách nào để kiểm tra việc hoàn thành việc thực hiện các lệnh xóa và lập trình "dài"? Cách dễ nhất là sử dụng dữ liệu tham chiếu của vi mạch và cung cấp cho sự hình thành phần mềm của độ trễ tương ứng. Nhưng thời gian thực hiện thực tế của một số hoạt động nhất định thường khác đáng kể so với các giá trị tham chiếu ngay cả đối với các ô và khối khác nhau của cùng một vi mạch, tăng lên khi "tuổi" sau này. Đọc thanh ghi trạng thái AC3 cho phép bạn tìm ra chính xác thời điểm kết thúc một hoạt động cụ thể. Chip FLASH xuất nội dung của thanh ghi này tới bus dữ liệu miễn là AC3 đang bận thực hiện quy trình xóa hoặc lập trình. Có hai dấu hiệu cho thấy quá trình này chưa kết thúc. Đầu tiên là giá trị của bit D7 của thanh ghi trạng thái nghịch đảo với giá trị được ghi vào cùng một bit của ô nhớ (trong quá trình xóa, nó bằng 0). Khi kết thúc hoạt động, nó sẽ khớp với cái đã ghi. Triệu chứng thứ hai là "nhấp nháy" của bit D6 (giá trị của nó thay đổi với mỗi lần đọc thanh ghi cho đến khi hoàn thành thao tác). Theo quy định, cả hai dấu hiệu đều được quan sát, tuy nhiên, vẫn có những trường hợp ngoại lệ. Ví dụ: trong chip Intel không có bit "nhấp nháy" và bit D7 bằng 0 trong quá trình lập trình, bất kể mã được viết. Kết thúc hoạt động trong trường hợp này được chứng minh bằng D7=1. Trong các vi mạch có ghi khối (ví dụ: từ Winbond), giá trị của bit D7 tương tự nghịch với bit của mã cuối cùng được ghi vào bộ đệm khối. Thông thường, sau khi hoàn thành lập trình hoặc xóa, chip FLASH sẽ tự động trở về chế độ đọc mảng dữ liệu, nhưng chip Intel yêu cầu lệnh tương ứng cho việc này. Nếu chip bị lỗi, thao tác "dài" có thể không bao giờ hoàn thành, khiến máy tính lập trình bị "treo". Để tránh điều này, cần cung cấp khả năng kiểm tra thời lượng của các thao tác xóa và lập trình, đồng thời, trong trường hợp vượt quá giá trị hợp lý, đầu ra "khẩn cấp" với thông báo lỗi. Đôi khi, đặc biệt là khi làm việc với các vi mạch đã trải qua một số chu kỳ xóa / lập trình gần đến giới hạn, việc lặp lại thao tác không thành công nhiều lần là điều hợp lý. Một trong những nỗ lực có thể thành công. Tóm lại, một vài lời về các tiện ích cho phép bạn cập nhật BIOS của máy tính được lưu trữ trong bộ nhớ FLASH. Chúng được phát triển cho từng loại bo mạch hệ thống (bo mạch chủ) và tính đến các đặc thù của việc kết nối các vi mạch FLASH với các bus hệ thống. Do đó, những nỗ lực sử dụng một tiện ích được thiết kế cho một loại bo mạch để cập nhật BIOS của một loại bo mạch khác thường dẫn đến hỏng hoàn toàn máy tính. Tiện ích được khởi chạy như một chương trình ứng dụng bình thường, chỉ định tên của tệp chứa mã của phiên bản BIOS mới làm tham số. Nó đọc tệp này, tạo ra một mảng dữ liệu trong RAM để ghi vào bộ nhớ FLASH. Sau đó, nó xác định loại vi mạch và chọn các quy trình thích hợp để làm việc với nó. Sau đó, quá trình xóa dữ liệu cũ và ghi dữ liệu mới bắt đầu và tại thời điểm này, chương trình không thể sử dụng bất kỳ chức năng nào của BIOS, bao gồm hiển thị thông tin trên màn hình hoặc thăm dò bàn phím. Nếu vẫn cần thiết phải làm điều này, các chương trình con cần thiết sẽ được đưa vào chính tiện ích đó. Sau khi chương trình hoàn tất và được xác minh là chính xác, máy tính thường được khởi động lại và bắt đầu "cuộc sống mới" với BIOS được cập nhật. Tác giả: A. Dolgiy, Moscow
Máy tỉa hoa trong vườn
02.05.2024 Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến
02.05.2024 Bẫy không khí cho côn trùng
01.05.2024
▪ Máy phát mức SN74AXC của Texas Instruments ▪ Thử nghiệm với rác thải điện tử ▪ Giải Nobel có hại cho người đoạt giải ▪ Mức độ carbon trong đại dương không đồng đều
▪ phần của trang web Nguồn điện. Lựa chọn các bài viết ▪ bài báo Take at face value. biểu hiện phổ biến ▪ Có bao nhiêu loại cây cọ? đáp án chi tiết ▪ bài viết hướng dẫn viên du lịch. Mô tả công việc ▪ bài viết Một công cụ tìm dây ẩn đơn giản. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này