III_ Ghép nối EPROM_.pdf

27/02/2013 III/ Ghép nối EPROM:

www1.hut.edu.vn/khoavien/khoadtvt/khoadtvt_homesite/bm_dt_th/datn/doan03/chuong8.html 1/18

CHƯƠNG VIII

CÁC ÐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA EPROM

I/ KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BỘ NHỚ ROM:

Bộ nhớ ROM(Read Only Memory) lưu giữ chương trình và dữ liệu phục vụ hệthống nhưng không bị mất đi ngay khi tắt nguồn điện .Về cơ bản có 4 loại ROMđược phân biệt nhờ vào phương pháp để ghi dữ liệu trong nó . Bộ nhớ ROM cónhiều loại như là EPROM ,PROM,EEROM ,EAROM NOVROM( non volatile ROM ) .

PROM được sử dụng nhưng không thường dùng ,nó có khả năng lập trình đượcbằng cách đốt cháy các cầu chì làm bằng tinh thể Nicrom hoặc Silicon oxyde .

EEPROM (Electrical Ersable Progammable ROM) có thể xoá bằng tín hiệu điện. .

Ðối với các vi mạch EPROM nội dung được ghi vào bằng cách cung cấp điện tíchcho nó và khi điện tích đã được đưa vào EPROM thì nó sẽ được giữ mãi cho đếnkhi có nguồn năng lượng bên ngoài tác động vào như tia cực tím . EPROM đượcxoá bằng cách đặt các cửa sổ thạch anh lên trên cửa sổ của nó để giúp chonăng lượng bên ngoài có thể đi qua một cách dễ dàng . Dùng năng lượng ngoàichiếu qua EPROM ( từ 10 đến 50 phút phụ thuộc thiết bị ),điện tích sẽ bị thulại trở về trạng thái ban đầu của nó và xoá đi nội dung cũ của bộ nhớ .Giốngnhư PROM, EPROM sẽ bị thay thế bởi các ROM mặt nạ khi quá trình thiết kếloại ROM này hoàn thành .Tuy nhiên EPROM vẫn có thể bị mất dữ liệu của mìnhsau một khoảng thời gian nào đó .Thời gian này được quyết định bởi môitrường làm việc của EPROM , có thể từ vài tháng đến vài năm . EPROM đượclập trình bằng cách cung cấp một địa chỉ cho các chân địa chỉ và các điện ápthích hợp cho các chân dữ liệu và sau đó cung cấp điện áp phù hợp và các xungđể điều khiển các chân .

Các nhà sản xuất chế tạo ra một modul thích hợp cho việc ghi EPROM,PROM gọilà PROM programmer . Ðể thực hiện ghi nhiều loại EPROM khác nhau ,thiết bịnày bao gồm nhiều card đơn cung cấp các tín hiệu điện khác nhau để lập trìnhcho từng loại EPROM . Các card đơn này có một khối điều khiển trong đó cómột bộ vi xử lý .Khối điều khiển này truyền các khối dữ liệu từ MDS(Microcomputer Development System ) ghi vào EPROM..



II/ ROM TRONG IBM PC:

Máy vi tính IBM/PC có lượng ROM đáng kể chứa các chương trình và dữ liệu cầnthiết cho việc khởi động và duy trì hoạt động của máy tính cùng các thiết bịngoại vi của nó .Ưu điểm của việc đặt sẵn chương trình cơ bản vào ROM là ởchỗ chúng có ngay trong máy và không cần phải nạp từ đĩa vào bộ nhớ .Vì cácchương trình ROM nằm thường trực ngay trong máy nên thường được dùng làmnền tảng để xây dựng những chương trìnhkhác .ROM trong họ IBM PC gồm bốnthành phần sau :

+\ Các chương trình khởi động,phụ trách công việc làm máy tính bắt đầu hoạtđộng .

+\ ROM BIOS (Basic input/output system) hệ thống vào ra cơ sở là tập hợp cácchương trình viết bằng ngôn ngữ máy thực hiện các phục vụ hỗ trợ nhằm duytrì hoạt động của máy tính .

+\ ROM BASIC làm cơ sở cho ngôn ngữ lập trình BASIC

+\ ROM mở rộng là các chương trình được thêm vào ROM chính khi có thêmthiết bị vào máy tính .

*/ Ghép nối EPROM trong máy vi tính IBM PC:

Trên board hệ thống có các vị trí riêng dành chobộ nhớ ROM, RAM ,có hai khecắm dành cho EPROM trong đó có thể cắm các ROM 32K hoặc 8K .Một khe cắmdành cho 32K x 8 EPROM và khe cắm còn lại dành cho EPROM 8x8 Byte..Nhữngvi mạch ROM này có 28 chân và có thời gian truy xuất là 250ns .

Sơ đồ mạch giải mã địa chỉ ROM trong board hệ thống của IBM PC :



Hình VIII-1: Sơ đồ giải mã địa chỉ EPROM trong IBM PC

Trong IBM PC tín hiệu chọn mạch chip - select được giải mã bởi bộ giải mã74LS138 .Khi ba tín hiệu vào ( A,B,C ) có giá trị thích hợp vi mạch này sẽ đưamột tín hiệu owr các chân đầu ra tương ứng về mức thấp . Các đầu ra này của74LS138 được nối với các chân chọn mạch của các thiết bị ngoài . Theo hình vẽcác chân nối với IC này từ 8088 là các chân địa chỉ A5 đến A9 được chốt bởi bộchốt địa chỉ 74LS244 . Trường hợp đơn giản là khi EPROM nằm ở 64K cao nhấtcủa 1Mbyte địa chỉ ( giữa 0F000h và 0FFFFh ).Chú ý rằng đầu ra 74LS20 trênhình vẽ ở mức thấp khi 64K cao nhất được chọn , từ A16 đến A19 đều ở mứccao ). Ðầu ra này là một trong ba tín hiệu chọn mạch ROM . Các đường dây địachỉ A13,A14, A15 được sử dụng để chọn 1 trong 8 đầu ra của 74LS138 (CS0 -CS7 ) và là tín hiệu chọn mạch cho 8 Kbyte 2364 ROM .Trong PC chân Y0 ,Y1của 74LS138 giải mã ROM tương ứng với địa chỉ từ 0F0000h đến 0F3000h bị bỏqua .8 Kbyte tiếp theo được chọn bởi Y2 chiếm địa chỉ từ 0F4000h đến 0F5FFFh,và của ROM được cắm trên khe còn lại . Các đầu ra của bốn bộ giả mã ROMcòn lại chọn 32 Kbyte casset BASIC . Chân Y7 chọn 8 Kbyte cao nhất ( 0FE000hđến 0FFFFFh )chứa các chương trình BIOS . Có thể sử dụng loại EPROM 4Kbytenhưng phải lưu ý sự khác nhau của các chân tín hiệu ra nên sẽ tạo ra mộtkhoảng địa chỉ rỗng trong ROM .Ví dụ nếu dùng khe cắm có địa chỉ 0F4000, thì2732 chỉ quản lý các địa chỉ 0F4000 - 0F47FF và 0F5000 - 0F57FF . Nếu khôngdùng đến ROM BASIC vẫn có thể thay thế vùng BASIC ROM đầu tiên ( tại địachỉ 0F6000h ) bằng EPROM khác .

Hình vẽ sau minh hoạ ghép nối 8 -2732 EPROM 4K x 8 với 8088 tương ứng với32Kx8 địa chỉ vật lý của 8088 . Vi mạch 2732 có thêm một chân địa chỉ ( A11 )

so với các vi mạch thông thường khác (2716 ).

Hình VIII-2

Ðối với các ROM tốc độ chậm loại này 74LS138 được ghép nối có phần khác hơn. Các EPROM này có thời gian truy xuất là 450ns . Nhưng khi 8088 hoạt độngvới tần số 5 MHz nó dành 460ns cho bộ nhớ truy cập dữ liệu . Do bộ giải mã



tạo thêm độ trễ (12ns )nên bộ nhớ không thể thực hiện chức năng của mìnhtrong 460ns .Ðể giải quyết vấn đề này phải dùng đến bộ giải mã cổng AND đểtạo tín hiệu chọn mạch cho bộ giải mã và cho trạng thái trễ . Trạng thái trễđược chèn vào trong bất kỳ khoảng thời gian nào vùng này của bộ nhớ có thểđược truy xuất ,8088 dành 660 ns cho EPROM để truy xuất dữ liệu .Trạng tháiđợi cộng thêm 220ns vào thời gian truy xuất và 660ns là khoảng thời gian thíchhợp cho các bộ nhớ 450ns truy xuất dữ liệu thậm chí khi có thêm các độ trễsinh ra do các bộ giải mã và bộ đệm bus

III/GIỚI THIỆU MỘT SỐ VI MẠCH EPROM THÔNG DỤNG

Hiện nay các loại IC EPROM thông dụng thường có dung lượng từ 1K đến 64Knhư các vi mạch ROM có ký hiệu 2708 ,2716 , 2732 ,2764 , 27128 và 27256,27512 .....

Tuỳ từng loại vi mạch EPROM (8K ,16K....) mà các yêu cầu kỹ thuật của các chếđộ hoạt động (đọc ,ghi ,kiểm tra ..) có thể khác nhau , song về cơ bản các quátrình thực hiện và các chế độ như nhau và chỉ khác nhau ở mức tín hiệu tại cácchân chức năng trong từng chế độ .Dựa vào các đặc điểm thông số này để thiếtkế bộ ghi đọc EPROM .Các vi mạch này đều hoạt động với nguồn nuôi +5V mộtchiều.

Các chế độ hoạt động cơ bản của vi mạch EPROM.

* Chế độ xoá : (erasure characteristics )

Ðược thực hiện khi chiếu ánh sáng với bước sóng nhỏ hơn 4000 Angstroms (� )và cần chú ý rằng ánh sáng mặt trời và ánh sáng của các đèn khí Flo có bướcsóng trong khoảng 3000 - 4000� . Như vậy nếu để ánh sángmặt trời chiếu trựctiếp vào EPROM ví dụ như 2716 thì dữ liệu sẽ bị xoá sau một khoảng thời giannào đó ( trong khoảng 1 tuần đối với 2716 ). Ðộ tập trung năng lượng ánh sáng

cực tím chiếu qua cửa sổ EPROM tối thiểu là vào khoảng 15mW- s/cm2 .Thờigian xoá đối với cường độ này vào khoảng từ 15 đến 20 phút nếu sử dụng đèn

chiếu tia cực tím năng lượng 12000à W/cm2 .

Ðối với vi mạch 2716 , nên đặt trong khoảng cách 1 inch trước đèn xoá .

* Chế độ đọc : ( Read Mode )

Trong chế độ này , các vi mạch EPROM luôn cần có hai tín hiệu logic để thựchiện cho phép dữ liệu được đưa ra ngoài ,tín hiệu đầu tiên là tín hiệu chọn vimạch CE ( Chip Enable ) thường luôn được đặt ở mức thấp (VIL) , sau đó là tín

hiệu cho phép dữ liệu ra OE (Output Enable )độc lập với tín hiệu chọn mạch .Sau khi các tín hiệu này ổn định , dữ liệu dữ liệu đã sẵn sàng để đọc ra .



Ðồ thị thời gian quá trình đọc EPROM như sau:

* Chế độ dự phòng : (Standby Mode )

Phần lớn các vi mạch EPROM dung lượng lớn đều có chế độ này nhưng ở một sốvi mạch chế độ này lại không có như 2708 ....Chế độ này sẽ giảm công suấttiêu tán của vi mạch khoảng từ 75% ( 2716 ,2764 ) đến 80% (2732.. ). Như đốivới vi mạch 2716 là từ 525mW xuống còn 132mW . Chế độ này được thực hiệnkhi tín hiệu TTL ở mức cao ( VIH ) được đưa vào chân CE của vi mạch ,đồng thời

các đầu ra của vi mạch sẽ được đặt ở mức cao .

* Chế độ lập trình : (Program Mode )

Sau mỗi lần xoá , tất cả các bit của vi mạch EPROM bị xoá được đặt về trạngthái "1" . Dữ liệu ghi vào bằng chương trình , chỉ ghi lại các bit bằng "0" tại ônhớ yêu cầu . Mặc dù tất chỉ có giá trị "0" được ghi vào trong các ô nhớ của vimạch nhưng tất cả các giá trị "1" và "0" vẫn có thể truyền trong đường dây dữliệu . Và chỉ còn một cách để thay đổi các bit "0" trong vi mạch bằng cách xoábằng tia cực tím .

Quá trình ghi dữ liệu được thực hiện như sau :

- Chân VPP dược cung cấp nguồn điện áp đặc biệt tuỳ thuộc từng vi mạch ví dụ

như +25V đối với các loại 2716 ,2732 , +21V đối với loại 2732A ...



- Chân OE của vi mạch được đặt ở mức điện áp cao VIH

- Dữ liệu cần ghi vào được đưa đến theo 8 bit song song tới các chân dữ liệucủa vi mạch .

- Khi địa chỉ và dữ liệu hoàn toàn ở trạng thái ổn định ,một xung điện áp mứcTTL có độ rộng thích hợp 45ms - 50ms ,xung dương (2716) hoặc xung âm (2732,2764,....) được đưa vào chân CE của vi mạch . Xung TTL được đưa vào chân CEmỗi khi một ô nhớ của vi mạch được lập trình . Từng ô nhớ của vi mạch đều cóthể được lập trình một cách riêng biệt ,có thể tuần tự hoặc ngẫu nhiên .

- Có thể lập trình nhiều vi mạch EPROM song song với cùng một dữ liệu khi nốichúng song song và cùng đưa một xung TTL vào các chân CE của các vi mạch .

Ðồ thị thời gian quá trình ghi EPROM như sau :

* Chế độ lập trình hạn chế : (Program Inhibit )

Khi lập trình nhiều vi mạch song song với nhau ,khi đưa xung TTL và điện áp25V vào chân CE của các vi mạch thì vi mạch đó sẽ được lập trình nhưng nếuđưa mức điện áp thấp (VIL ) vào chân này của các vi mạch thì sẽ hạn chế làm

cho vi mạch đó không được lập trình ( ví dụ như đối với 2716 ).

* Chế độ kiểm tra lập trình :(Program Verify )



Quá trình kiểm tra cần được thực hiện để kiểm tra các bit dữ liệu vừa được ghivào để đảm bảo dữ liệu được ghi vào một cách chính xác . Quá trình kiểm tracó thể thực hiện khi VPP = +25V ,ngoại trừ khi trong quá trình lập trình thì VPP

phải được đặt ở mức +5V .

1/ Vi mạch EPROM - 2708:

Bảng phân loại:

Loại Công suất tối đa tiêuthụ

Thời gian truy cập tốiđa

2708 800mW 450ns

2708L 425mW 450ns

2708- 1 800mW 350ns

2708- 6 800mW 550ns

Bảng VIII -1 : Các loại vi mạch 2708

*/Sơ đồ khối và các chân chức năng của vi mạch 2708:



+/ Các chân chức năng :

- A0- A7 : Các đầu vào địa chỉ .

- D7- D0 : Các chân dữ liệu vào/ra

- CS/WE : Tín hiệu chọn mạch / tín hiệu cho phép ghi .

Vi mạch 2708 có tất cả các đường dữ liệu vào ra tương thích với mức TTL trongsuốt quá trình ghi hoặc đọc . Các đầu ra của vi mạch đều là các đầu ra ba trạngthái cho phép vi mạch có thể ghép nối trực tiếp với các bus hệ thống thôngdụng .

Vi mạch 2708 loại L ( 2708L ) có thể hoạt động trong các hệ thống và có mứctiêu hao năng lượng thấp hơn so với 2708 ( 450 mW) . Năng lượng tiêu tánđược giảm đi 50% mà không gây hạn chế về tốc độ đối với vi mạch 2708 L. Vimạch 2708L có có mức chống nhiễuvào cao trong khoảng 10% nguồn cung cấp .Loại vi mạch 2708- 1 có tốc độ truy xuất vào khoảng 350ns tương thích với cácbộ vi xử lý hoạt động yêu cầu tốc độ truy xuất cao.

Các loại vi mạch 2708 được thiết kế xây dựng theo công nghệ FAMOS kênh Nvà được đặt trong vỏ Dip có 24 chân .

*/ Các thông số hoạt động của 2708 :

Trong các chế độ khác nhau các chân sau đây luôn được nối cố định với điện áptương ứng như sau :

- VDD( 19) : + 12V

- VCC (24) : + 5V

Ngoài ra các chân còn lại được ghép nối các tín hiệu khác nhau tuỳ thuộc chếđộ hoạt động .

+\ Chế độ đọc (Read Mode ):

- D0 - D7 : đầu ra

- A0 - A9 : Ðầu vào (in)



- Program (18): nối đất (GND )

- CS/WE (20) : VIL

+\ Chế độ ghi ( Program Mode ):

- D0- D7 : đầu vào

- A0- A9 : Ðầu vào

- Program (18) : Xung 20V

- CS/WE (20) : VIH

+\ Chế độ không hoạt động (không được chọn ):

- D0- D7 : trở kháng cao

- A0- A9 : không cần xác định

- Program (20) : nối đất (GND )

- CS/WE : VIH

2/ Vi mạch EPROM - 2716 :

Ðây là loại vi mạch EPROM dung lượng 2Kbyte dùng nguồn một chiều +5V ,công suất tiêu tán thấp (tối đa 525mW ) .Các mức tín hiệu vào ra các chân đềutương thích với mức TTL trong cả chế độ ghi lẫn chế độ đọc . Tuỳ thuộc loại vimạch , các vi mạch 2716 sẽ có các thời gian truy xuất khác nhau như trongbảng :

Vi mạch 2716 cho phép lập trình đơn giản và nhanh nhất từng ô nhớ bằng mộtxung điện áp mức TTL rộng 50ms ., không cần xung điện áp cao vì tất cả tínhiệu điều khiển quá trình lập trình đều là mức TTL . Vi mạch 2716 có tổng thờigian lập trình toàn bộ 8K bit là 100s .



Loại vi mạch Tốc độ truy cập tốiđa

2716- 1 350ns

2716- 2

2716

390ns

450ns

2716- 5 490ns

2716- 6 650ns

Bảng VIII-2 : Các loại EPROM 2716

*/ Sơ đồ khối và các chân chức năng của 2716 :

*/ Các chân chức năng :

- A0 - A10 : Các đầu vào địa chỉ .

- CE/PGM : Tín hiệu chọn mạch / Chọn chế độ lập trình .

- OE : Tín hiệu cho phép dữ liệu được đọc ra .

- D0- D7 : Các chân dữ liệu .

- VPP : Ðầu vào cung cấp điện áp ghi .

*/ Các chế độ hoạt động :



Trong các chế độ hoạt động khác nhau ,các chân chức năng có các mức tín hiệukhác nhau trừ chân cung cấp nguồn nuôi +5V cho vi mạch - VCC .

+/ Chế độ đọc :

- CE/PGM : VIL .

- OE : VIL .

- VPP : +5V

- D0- D7 : Ðầu ra dữ liệu .

+/ Chế độ ghi :

- CE/PGM : Xung dương mức TTL 50ms

- OE : VIH

- VPP : + 25V

- D0- D7 : Ðầu vào dữ liệu .

+/ Chế độ kiểm tra chương trình ( Program Verify ).

- CE/PGM : VIL

- OE : VIL

- VPP : +25V


3/ Vi mạch EPROM - 2732

Vi mạch 2732 có dung lượng 32.768 bit ,có thời gian truy xuất tối đa 450ns(2732 ) ,550 ns (2732- 6 ), có chế độ dự phòng (standby mode ) . Tổng thờigian lập trình ghi lại cho tất cả các bit vào khoảng 3.5 phút .tất cả các đặcđiểm trên

làm cho vi mạch này có thể dễ dàng sử dụng trong hệ thống vi xử lý đạt tốc độcao , kinh tế hơn.






- CE : Tín hiệu chọn mạch .

- OE /VPP : Tín hiệu cho phép dữ liệu được đọc ra / đầu vào điện áp lập trình .




- CE : VIL .

- OE : VIL .

- VPP : +5V





- CE: Xung âm mức TTL 50ms

- OE : VIH

- VPP : + 25V



- CE : VIL

- OE : VIL

- VPP : +25V


+/ Chế độ kiểm tra chương trình :

- CE : VIL

- OE/VPP : VIL


+/ Chế độ dự phòng :

- CE : VIH

- OE/VPP : VPP

- D0- D7 : Trở kháng cao .

4/Vi mạch EPROM -2764:

Vi mạch 2764 có thời gian truy xuất vào khoảng 250ns phù hợp với các bộ vi xửlý tốc độ cao như Intel 8MHz 8086-2 ,trong hệ thống này 2764 hoạt độngkhông yêu cầu trạng thái "đợi" ( Wait state ).

Vi mạch 2764 hoạt động trong chế độ dự phòng (standby mode ) cho phépgiảm công suất tiêu tán mà không tăng thời gian truy cập . Dòng điện khi hoạtđộng là 150mA ,khi ở chế độ dự phòng là 35mA giảm 75%.



Vi mạch 2764 được thiết kế chế tạo dựa trên công nghệ HMOS -E tốc độ cao,kênh N .




- CE : Tín hiệu chọn mạch .

- OE : Tín hiệu cho phép dữ liệu được đọc ra .


- PGM : Tín hiệu chọn chế độ lập trình .

- NC : chân không có chức năng



- CE : VIL .

- OE : VIL .

- VPP : +5V

- PGM : VIH





- CE: Xung âm mức TTL 45ms

- OE : VIH hoặc VIL

- PGM : VIL .

- VPP : + 25V



- CE : VIL

- OE : VIL

- VPP : +25V

- PGM : VIH


+/Chế độ dự phòng :

- CE : VIH

- OE ,PGM : VIH hoặc VIL .


+/Chế độ hạn chế lập trình :

- CE : VIH

- OE ,PGM : VIH hoặc VIL .


5/Vi mạch 128K - 27128 .



Vi mạch 27128 được thiết kế chế tạo dựa trên công nghệ HMOSII- E giảm nhỏvề kích thước và tăng độ tin cậy .Thuật toán lập trình nhanh gọn cho phép lậptrình vi mạch trong khoảng 2s .Thiết bị lập trình dựa trên cơ sở này có thể tựđộng nhận dạng EPROM với sự hỗ trợ của phần mềm với phương pháp lập trìnhthông minh .

Vi mạch 27128A có thời gian truy cập nhanh ,vào khoảng 200ns ,27128B vàokhoảng 110ns cho phép các vi mạch hoạt động trong hệ thống vi xử lý có tốcđộ cao .

*Sơ đồ khối và các chân chức năng tương tự 2764 chỉ khác chân 26 là chân địachỉ A13 thay cho chân NC của 2764 ,các chế độ hoạt động về cơ bản cũng tương

tự .

6/Vi mạch 256K - 27256.

Tương tự như vi mạch 27128 vi mạch này có thể được lập trình bằng cácchương trình thông minh có khả năng nhận dạng tự động loại IC cần lập trình .Theo phương pháp này ,toàn bộ vi mạch có thể được lập trình trong khoảng 4s.

* Sơ đồ khối và các chế độ hoạt động của vi mạch :

*Các chế độ hoạt động :




- CE : VIL

- OE : VIL



- CE : VIL

- OE : VIH

- VPP: + 25V

- D0- D7 : Ðầu vào dữ liệu.

+/ Chế độ kiểm tra lập trình :

- CE : VIH

- OE : VIL


-VPP : 25V.

+/ Chế độ hạn chế lập trình :

- CE : VIH

- OE : VIH

- VPP : 25V


Như vậy , mỗi loại vi mạch EPROM khác nhau thì yêu cầu các thông số kỹ thuật( loại xung ghi , mức điện áp ghi VPP , ...)khác nhau trong từng chế độ hoạt

động vì vậy để thực hiện ghi được nhiều loại vi mạch khác nhau trên cùng mộthệ thống thì cần phải có sự chuyển đổi chế độ cho phù hợp .

[ Về đầu trang ]

http://www1.hut.edu.vn/khoavien/khoadtvt/khoadtvt_homesite/bm_dt_th/datn/doan03/chuong8.html#Chương VIII

III_ Ghép nối EPROM_.pdf

Documents

Transcript of III_ Ghép nối EPROM_.pdf