ОЗУ (англ. RAM) і ПЗУ (англ. ROM) - це цифрові накопичувачі інформації. Їх застосовують, якщо внутрішніх ресурсів MK з тих чи інших причин недостатньо. Для порівняння, обсяг пам'яті даних MK становить 0.5 ... 8 Кбайт, обсяг пам'яті програм - 2 ... 256 Кбайт. Підключити ж до MK можна ще одну або кілька зовнішніх мікросхем ОЗУ ємністю 32 ... 512 Кбайт або флеш-ПЗУ ємністю 0.5 ... 128 Мбайт. Збільшення обчислювальних ресурсів в наявності.
Узагальнені структурні схеми ОЗУ і ПЗУ багато в чому збігаються (Рис. 3.8). Базою служить прямокутна матриця комірок пам'яті, доступ до якої здійснюється через лінії адреси AO ... An, а читання / запис - через двосторонню шину даних I / OO ... I / Ok. Численні різновиди ОЗУ і ПЗУ відрізняються один від одного логікою формування сигналів управління CS, WR, RD, а також наявністю або відсутністю мультиплексування адресних ліній.
Мал. 3.8. Структурна схема ОЗУ (ПЗУ).
Зовнішні ПЗУ краще використовувати «низьковольтні» електрично перезапису (ключове слово «Flash»). Напруга програмування у них становить 5 В на відміну від 12 ... 27 В в старовинних «високовольтних» ПЗУ 27C256, КР573РФ6А, які застосовувати зараз спільно з MK не має сенсу.
Типове час зберігання інформації в флеш-ПЗУ досягає 10 ... 40 років при 0.1 ... 1 млн циклів перезапису. Розрізняють послідовні і паралельні флеш-ПЗУ. Перші з них малогабаритні, маловиводние, але вони мають низьку швидкість доступу і невисоку ємність. Приклад - серії 24Cxxx, 93Cxx. Для підключення таких ПЗУ до MK застосовують двох або трьохпровідний інтерфейси PC, SPI. На противагу цьому паралельні флеш-ПЗУ володіють великим об'ємом пам'яті, хорошим швидкодією, але вимагають для сполучення з MK багато висновків (два-три вільних 8-бітних порту). Приклад - серії 28Fxxx, 29Cxxx.
Зовнішні ОЗУ мають високу швидкість запису і читання, але інформація в них втрачається при виключенні живлення. Для сполучення ОЗУ з MK використовують обидві лінії портів. Іноді вигідніше їх перевести в спеціальний режим «External RAM», при якому область зовнішнього ОЗУ включається в загальну карту пам'яті. Чи підтримує конкретний MK подібний режим, можна визначити за специфічними назвами ліній портів в його умовному позначенні. Наприклад, на Рис. 3.9 це «АР0» ... «АР7» (шина даних / адреси), «А8» ... «А15» (старші розряди шини адреси), «ALE», «WR», «RD» (сигнали управління).
На Рис. 3.10, а ... і наведені схеми підключення зовнішньої пам'яті до MK.
а) мікросхема DS1 (фірма Samsung) - це «інтелектуальний» перепрограммируемое ПЗУ з собственой системою команд. Застосовується, зокрема, в USB-накопичувачах;
Мал. 3.9. Розташування висновків і назви сигналів в MK Atmel ATmega8515.
б) 16-розрядна інформація в динамічному ОЗУ DS1 (фірма OKI) передається / приймається через висновки «1/01» ... «1/04» послідовно в часі чотирма блоками;
Мал. ЗЛО. Схеми підключення зовнішньої пам'яті до MK (продовження):
в) шина адреси «А0» ... «А18» і шина даних «Ю0» ... «Ю7» статичного ОЗУ DS1 (фірма Samsung) мультиплексируются регістрами DD1, DD2. За фронтах сигналів F1, F2 в регістрах за два рази замикається повну адресу осередки. Відсутні адреси формуються прямо від MK ( «R0» ... «R2»). При читанні / запису ОЗУ ( «* RD» / «* WR») працюють 8 верхніх ліній MK;
г) DS1 - це ферроелектріческое послідовне «ОЗУ / ПЗУ» FRAM (фірма Ramtron), що підключається до MK по шині PC. При поданому харчуванні FRAM еквівалентна ОЗУ, а при вимкненому - ПЗУ. Число перезаписів не обмежена (!), Час зберігання інформації 45 років;
д) підключення послідовного ОЗУ DS1 (64Kx8) до MK через трьохпровідний інтерфейс і «антізвонние» резистори R2 ... R4;
Мал. 3.10. Схеми підключення зовнішньої пам'яті до MK (продовження):
е) в регістрі DD1 зберігаються молодші 8 біт шини адреси. Старші 7 біт подаються від MK безпосередньо на ОЗУ DS1 фірми Hitachi. MK працює в режимі «External RAM». На вхід «СЕ» ОЗУ DS1 замість загального проводу можна подати сигнал дозволу зі вільного виходу MK. Це дозволяє знизити загальний витрата енергії від джерела живлення, оскільки при ВИСОКОМУ рівні на вході «СЕ» мікросхема DS1 переходить в економічний режим зберігання даних;
ж) підключення до MK послідовного флеш-ОЗУ DS1 фірми Atmel. Якщо перемикач S1 замкнутий, то в ОЗУ не можна записувати дані, це режим захисту. Резистори R3, R4 в деяких схемах відсутні. Заміна DS1 - будь ОЗУ більшою / меншою ємності з сімейства DataFlash AT45DB фірми Atmel, включаючи застарілі моделі AT45DB081B-CNU;
Мал. 3.10. Схеми підключення зовнішньої пам'яті до MK (закінчення):
з) при прямому підключенні флеш-ПЗУ DS1 (фірма AMD) до MK потрібна велика кількість вільних ліній портів. Деякі вихідні лінії MK, наприклад, «А7», можуть бути одночасно задіяні для управління іншими вузлами, однак робити це допускається тільки тоді, коли відсутня звернення до ПЗУ, тобто при ВИСОКОМУ рівні сигналу «ОЕ»;
і) збільшення ємності ОЗУ за рахунок паралельного з'єднання мікросхем DSl ... DSn. Кожне з підключених ОЗУ має власний мережевий програмний адреса, який визначається різними логічними рівнями на входах «АТ», «А1», «А2».
Джерело: Рюмик, С. М., 1000 і одна мікроконтролерна схема. Вип. 2 / С. М. Рюмик. - М.: ЛР Додека-ХХ1, 2011. - 400 с .: іл. + CD. - (Серія «Програмовані системи»).