 |
ПЗУ программируемые однократно пользователем (ППЗУ)
|
|
|
|
Микросхемы программируемых ПЗУ по принципу построения и функционированию аналогичны маскированным ПЗУ, но имеют существенное отличие в том, что допускают программирование на месте своего применения пользователем.
Матрица перед программированием, т.е. в исходном состоянии, содержит однородный массив перемычек, которые соединяют строки и столбцы во всех точках их пересечений.
Однократно программируемые пользователем микросхемы ПЗУ с пережигаемыми перемычками представлено на рисунке 8.25. Представленный фрагмент запоминающего устройства, имеет n слов по 4 двоичных разряда каждое.
Рисунок 8.25
Перемычки устанавливают из нихрома (у микросхем серии К556 и др.), из поликристаллического кремния (К541), из силицида платины (К1608) и других материалов. Перемычка в матрице выполняет роль элемента памяти. Наличие перемычки кодируют логической «1», как на рисунке 8.25. если усилитель считывания является повторителем, и логическим «0», если усилитель считывания – инвертор.
Программирование микросхемы, матрица которой в исходном состоянии заполнена «0», состоит в пережигании перемычек в тех элементах памяти, где должны сохраняться «1». Если матрица в исходном состоянии заполнена «1», то пережигают перемычки в элементах памяти, где должны сохраняться «0».
Работа запрограммированной микросхемы ППЗУ в режиме считывания ничем не отличается от вариантов работы микросхемы масочного ПЗУ, рассмотренных раньше. Слово выбирается адресным дешифратором. В ПЗУ записаны следующие четырехразрядные слова: в строке X(n-3) – 1010, в строке X(n-2) –1000, и в строке X(n-1) –1111.
У некоторых микросхем, в частности, КР556РТ5, КР556РТ17, имеется вывод для напряжения программирования Uр. В режиме считывания этот вывод не используется.
|
|
|
Для записи слова 1000 в строке X(n-2) необходимо поочередно на короткое время (десятые доли секунды) закоротить резисторы R2, R1, R0.
В качестве примера ПЗУ с пережигаемыми перемычками рассмотрим микросхему К155РЕ3, условное обозначение которой приведено на рисунке 8.26.
Рисунок 8.26
Упрощенная функциональная схема микросхемы К155РЕ3 приведена на рисунке 8.27.
Рисунок 8.27
Логические элементы DD1.0-DD1.7 имеют выход с открытым коллектором. С выхода элемента DD1.0 на его вход подключается цепочка резистор R1.2, стабилитрон VD1, резистор R1.1, транзистор VT1, необходимая при программировании микросхемы. Для остальных логических элементов DD1.1 - DD1.7 эти цепочки на функциональной схеме не показаны. При программировании на выход микросхемы через ограничительный резистор сопротивлением 390 Ом подается напряжение 10-15 В, в результате чего пробивается стабилитрон VD1 и открывается транзистор VT1. Открывшийся транзистор закорачивает резистор R0 и перемычка в эмиттерной цепи транзистора необходимой ячейки памяти перегорает (для пережигания перемычки на время программирования увеличивают питающее напряжение).
Извесны случаи, когда выжженая перемычка с течением времени восстанавливается, и информация, записанная в ПЗУ, искажается. Чтобы избежатьэтого, после програмирования проводят термотренировку микросхем К155РЕ3.
В любительских условиях это достигается выдерживанием микросхемы при температуре 100°С в течение суток.
На рисунке 8.28 приведена схема программатора для микросхем К155РЕ3.
Рисунок 8.28
Переключателями SA0-SA4 задается адрес требуемой ячейки памяти размером 8 бит. Логические элементы DD1.1, DD1.2, резистор R4, конденсатор C1 образуют одновибратор, формирующий импульс записи. Длительность импульса определяется сопротивлением резистора R4 и емкостью конденсатора C1. Кнопка SA5 находится в положении, соответствующем выбранной микросхеме. В этом случае светодиод HL1 отображает записанную в разряде D1 информацию. При нажатии на кнопку SA5 выходы программируемой микросхемы оказываются закрытыми, транзистор VT4 на короткое время закрывается, а транзисторы VT1-VT3 – открываются. На вывод 16 программируемой микросхемы подается повышенное напряжение. Кроме этого повышенное напряжение подается на один из выходов микросхемы, который подключается с помощью перемычки П1.
|
|
|
Микросхемы ППЗУ, которые выпускаются отечественной промышленностью, преимущественно изготовленные по ТТЛШ-технологии, и среди них преобладающее положение занимает серия К556. Функциональный состав серии включает микросхемы емкостью до 64 Кбит словарной 4 и 8-разрядной организацией, с длительностью времени выборки 45...85 нс и уровнем потребляемой мощности от 0,6 до 1 Вт.
Разновидностью ППЗУ являются программируемые выжиганием плавких перемычек логические матрицы (ПЛМ) (см. тему 9).
С ППЗУ поставляются опытные образцы микропроцессорных систем, которые после выявления ошибок и переходе к массовому выпуску заменяются на более дешёвые ПЗУ.
ППЗУ получило широкое применение в качестве преобразователей кодов, управляющих работой индикаторов, отображающих на экране буквы и цифры. ПЗУ в данном случае переводит код (номер) буквы или цифры в ее изображение.
Простейший пример данного применения ПЗУ — это управление знаковым семисегментным индикатором, знакомым всем по калькуляторам, кассовым аппаратам, электронным часам, весам и т.д.
В семисегментных индикаторах изображение всех цифр от 0 до 9 строится всего из семи сегментов (рисунок 8.29).
Рисунок 8.29
Чтобы отобразить в виде цифры 4-разрядный двоичный код, надо этот код преобразовать в 7-разрядный код, каждому разряду которого будет соответствовать один сегмент индикатора. Например, коду 0000 должно соответствовать изображение нуля (6 сегментов, расположенных по периметру), а коду 0001 — изображение единицы (два правых вертикальных сегмента). Для повышения универсальности индикатора удобно дополнить десять цифр еще и шестью буквами, использующимися в 16-ричном коде (A, B, C, D, E, F).
ПЗУ типа РЕ3, используемое в качестве дешифратора индикатора, имеет 4 входа и 7 выходов (старший разряд адреса и старший разряд данных не используются). Карта прошивки ПЗУ приведена в таблице 8.3. Нулевой сигнал на каждом из выходов данных ПЗУ зажигает соответствующий ему сегмент.
|
|
|
Таблица 8.3 Карта прошивки ПЗУ для дешифратора знакового индикатора
| Адрес | A | B | C | D | E | F | ||||||||||
| 0E | ||||||||||||||||
| XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX | XX |
ПЗУ позволяют также формировать и более сложные изображения букв и цифр — матричные. Такие изображения используются, например, в табло типа «бегущая строка», на экранах мониторов, в больших рекламных табло. Каждая буква, цифра, другой знак располагается в данном случае на прямоугольной матрице, называемой знакоместом и состоящей из нескольких строк и нескольких столбцов точечных элементов изображения, которые могут зажигаться независимо друг от друга. Чем больше строк и столбцов в знакоместе, тем более качественное изображение букв и цифр можно получить. Минимально возможный размер знакоместа — 5 столбцов на 7 строк, то есть всего 35 элементов изображения.
ПЗУ в данном случае содержит в себе информацию об изображениях всех возможных букв и цифр (обычно этот набор включает в себя 256 символов). Но выходной код ПЗУ имеет мало разрядов, поэтому каждый такой код, соответствующий одному адресу, представляет собой информацию об изображении не целого символа, а только одной его строки (или столбца). Информация о целом символе занимает в ПЗУ столько ячеек, сколько в изображении символа имеется столбцов (или строк). Пример матричного знакогенератора на ПЗУ приведен на рисунке 8.30.
Рисунок 8.30
В данном случае используется знакоместная матрица из 8 строк и 8 столбцов. В каждую ячейку ПЗУ записывается код изображения одной из 8 строк одного из 256 символов. Изображение одного символа занимает 8 последовательно расположенных ячеек в ПЗУ. Для букв и цифр правый столбец знакоместа не используется, он служит для отделения знаков друг от друга. Он может использоваться для специальных символов (например, для графических). В случае матричного светодиодного индикатора перебор строк может осуществляться 3-разрядным счетчиком с дешифратором 3–8 на его выходе. В случае телевизионного монитора перебор строк осуществляется с помощью генератора вертикальной развертки изображения.
|
|
|
Составление карты прошивки такого ПЗУ обычно производится с помощью специальных программ на компьютере. Например, если активному (зажженному) элементу изображения соответствует единичный сигнал, то для нулевой строки символа «М», показанного на рисунке 8.30, в ПЗУ надо записать 10000010, для первой строки — код 11000110, для второй — код 10101010, для третьей — 10010010 и т.д.
Микросхемы РПЗУ
Основная отличительная особенность микросхем РПЗУ состоит в их способности к многоразовому (от 100 до 10 тыс.) перепрограммированию самим пользователем. Это свойство микросхем, обеспечивается применением элементов памяти со свойствами управляемых «перемычек», функции которых выполняют транзисторы со структурой МНОП (металл Аl — нитрид кремния Si3N4 — окисел кремния Si2 — полупроводник Si) и транзисторы n – МОП с плавающим затвором (ПЗ) с использованием механизма лавинной инжекции наряда ЛИЗМОП (добавление ЛИЗ к обозначению МОП происходит от «Лавинная Инжекция Заряда»).
Всю номенклатуру микросхем РПЗУ можно разделить на две группы:
· РПЗУ с записью и стиранием электрическими сигналами (группа ЭС) и РПЗУ с записью электрическими сигналами (EEROM);
· РПЗУ со стиранием ультрафиолетовым излучением группа УФ EPROM).
|
|
|
