存储器讲座（以29C040为例）
顶风：今天我们讲存储器。
顶风：我们知道，计算机的主要功能就是处理数据，而数据最终是要放在存储器里面的。存储器的分类方法很多，从大的方面分就是2类：程序存储器和数据存储器。（有些分类方法将CPU中的寄存器和高速缓存单独分出来）。这里我们就不细分了。
顶风：数据存储器，用于存储程序运行中的中间结果、采集的数据等等。我们叫做：RAM(Radom Access Memory)，随机存储器。因为它存储的数据的大小和位置通常是不可预测的。这个东西在我们微机中称作内存。可以反复改写入、读出，一旦掉电，数据将消失。
顶风：程序是指挥计算机运行的指令，这个是不能被更改的，要存储在程序存储器中（其实也是以数的方式存储的），我们叫做ROM（Read Only Memory），只读存储器。一次写入，可无数次读出，掉电后数据不消失。微机中用硬盘做为程序存储器，这和单片机系统有很大不同。
顶风：ROM的种类很多，如掩膜ROM，PROM，EPROM，EEPROM，FLASH等，其中前两种国内极少使用。下面对后三种做一下简单的介绍。
顶风：EPROM是紫外线擦除电可编程的，上面有个玻璃窗，用紫外线照射一段时间（通常15分钟）即可擦除其中的数据。编程完毕后用不干胶纸贴好，以防阳光照射损坏程序。这种ROM价格低廉，但使用不方便，特别是擦除程序很麻烦，时间长，擦不干净就没法写入，如果遇到需要改写程序的情况，就很费事。
顶风：EPROM以27做为本类芯片的题头。如果看到芯片上写着27×××，就知道是EPROM了。后面的数据是以“位（bit）”为单位来标明芯片的存储量，比如说27265，就是32K×8的芯片。与我们通常以字节为单位计算存储量不一样，需要注意。27C040的容量是512K×8的芯片，读取时间是90～150ns。
顶风：EEPROM是电擦除可编程只读存储器。看看，电擦除，方便多了。我刚刚搞单片机的时候，买不起仿真器，只好买了台很便宜的编程器，用不断重新改写ROM中程序的方法调试系统，还算方便，要是用EPROM，那可遭罪了，等着去吧。
顶风：EEPROM以28做为本类芯片的题头，如果看到芯片上写着28×××，就知道是EEPROM了。后面数字的表示方法与EPROM相同，不在赘述。这种芯片有点很多，特别是可以在线改写，能够保存那些需要掉电不消失的数据，但价格高。28C040读取时间200ns，写入周期10ms，可擦写10000次，掉电后数据可保持10年。
顶风：FLASH大家很熟悉了，我们用的U盘啊，数码相机的存储卡啊，HOLTER中的记录卡啊，都是这种东西做的。它的价格低廉，写入速度和可擦写次数不及EEPROM，其他与EEPROM基本相同，应用非常广泛。FLASH以以29做为本类芯片的题头，如果看到芯片上写着29×××，就知道是FLASH了。后面数字的表示方法与EPROM相同，不在赘述。29C040读取时间90ns，写入时间10ms，可擦写10000次。
顶风：下面我们比较一下27040、28040、29040的差别（都是4M位的芯片）看下图： 顶风：下面我们比较一下27040、28040、29040的差别（都是4M位的芯片）看下图： 我们可以看到，三种芯片大致相同，28C040和29C040管脚完全相同，27C040的地址线和前二者有细微的差别。
顶风：大致解释以下管脚吧
27C040 A0~A18：地址线；O0~O7：数据输出线；VPP：写数据时接编程电源（写入时需要接12.75V的电源）；CE/PGM：片选和编程脉冲输入（写数据时使用）；OE：数据输出选通。上面的横线表示：低电平有效。
28C040、29C040：A0~A18：地址线；DQ0~DQ7：数据输入输出线；WE：写数据选通。
顶风：下面是我曾经设计的一个单片机项目的程序存储器电路。用的是29C010，和今天讲的29C040大致相同，容量小，地址线少2根。51系统最大寻址能力64KB，而这个是128KB的，用在这里也是浪费，但价格相差很少，就用了这个。看图： 局部： 此芯片在这里只作程序存储器使用，不在线改写，所以将WE端时钟置于高电平，防止意外改写；OE端时钟置于低电平，使数据永远可读出，CE接于8031的PSEN脚（外部程序存储器选通线）。
顶风：电脑主板上的BIOS现在一般都用29系列。有的计算机病毒会改写BIOS里面的数据造成计算机瘫痪，CIH病毒就是一例。怎么办？可以把计算机主板上的BIOS的WE脚从集成电路座中掰出来，用个10K电阻上拉到5V电源上，BIOS中的数据绝对不会再被改写了。
顶风：只做程序存储器使用时，一般情况下，27、28、29系列只要管脚兼容，就可以直接代换，但同时还应当注意系统对读取速度的要求。检验设备属于高精度低速度的检测设备，对读取速度要求不高，通常可直接代换。
顶风：这类芯片一般厂方都提供时序图资料和专用的编程器，但现在专用编程器已经很少见了，通常使用通用编程器。现在这种编程器已经很便宜了，1000块钱左右能买很不错的了。各种编程器的用法大致相同，一般读数据时将芯片卡在编程器上，选择好相应的芯片型号，直接读出即可。保存的数据格式比较多，Intel HEX、Motorola HEX等，建议选用BIN格式，方便交流。写芯片也差不多，读出数据文件中的数据，安好芯片，选好类型，直接写就可以了，写入之后，机器一般自动完成校验工作。有的芯片带有加密功能，编程器会在写入校验完毕后封住加密位，保护加密信息。
顶风：下面讲一下数据存储器，数据存储器就是我们常说的内存，其读取和写入的速度都非常快（60～200ns），仪器中常用的是静态随机存储器61系列，和动态随机存储器21系列。掉电以后数据消失。如果我们即需要快速存取，又要掉电以后保持数据怎么办？现在有NOVRAM（NOVolatile RAM）来解决这个问题，这种RAM是将后备锂电池、RAM、电源管理芯片等集成在一个芯片上。这种芯片比较厚，大约10mm左右，就是由于里面有电池的原因。NOVRAM掉电后自动启动电池保持其中的数据，一般可保持10年以上，上电后自动对电池充电。NOVRAM一般和同样容量的RAM管脚兼容，可直接代换。我院一台程控交换机，用RAM＋电池的方式保存每个用户的权限信息，总出问题。后来我拆掉了电池和RAM，用个相同容量的NOVRAM替换了原来的6264，再也不出问题了。
顶风：下面的图是我的一个设计中的一部分，包括RAM和NOVRAM，大家请看图：
RAM用的是62256，管脚不外乎数据线、地址线、片选线、写选通线、读选通线。按照手册的推荐电路接就可以了，没有太多可说的。
NOVRAM用的是DS12887，现在有的计算机主板也用这个，这个不是纯粹的RAM，还包括实时时钟等功能，使用和编程都比较繁琐，这里就不细讲了，如果设计中需要用，那么得查阅相应的资料了。
顶风：通常情况下，ROM和RAM损坏的可能性很小，ROM中程序损坏的倒是偶有发生。要是有远见的话建议将设备中的ROM里面的程序代码读出来，做个备份，以防不测。一般ROM都是装在集成电路座上的，厂家也需要不断更改程序吗，所以拆卸还是很方便的。1000块钱左右的编程器对DIP封装的ROM基本都支持，对PLCC封装的就差多了。那种编程器通常得在4000块以上，一般人是不需要买的。可以讲芯片取出，到电子市场卖编程器的地方复制，一片几块钱，很方便的。RAM一般是焊在板子上的，拆卸不便，就不要打它的主意了。
顶风：对于ROM和RAM故障的判断方法我没有什么高招，一般就是替换。用万用表基本上量不出什么，用示波器、逻辑分析仪也看不出什么，因为一旦开机，CPU会不断和ROM和RAM通信，无论是地址线、信号线、片选线、读写线等，上面的信号波形都很复杂。你的表笔往上面一接触，有个小干扰，往往会让程序跑飞，更是无从查起。我一般就不查了，其他人要是有什么高招，还请赐教。
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