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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 FLASH 메모리 칩 프로그래밍. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 마이크로 컨트롤러 FLASH 기술을 사용하여 만든 전기적 데이터 삭제 기능이 있는 재프로그래밍 가능한 영구 메모리 마이크로회로는 전자 및 컴퓨터 기술에서 강력한 위치를 차지하여 다른 유형의 비휘발성 저장 장치를 대체했습니다. 그들의 주요 장점은 인쇄 회로 기판에서 미세 회로를 풀거나 패널에서 제거하지 않고 "시스템에서"재 프로그래밍 할 수 있다는 것입니다. 재프로그래밍 주기의 허용 횟수가 많으면 움직이는 부품이 전혀 없다는 점에서 기존의 하드 또는 플로피 디스크 드라이브와 다른 이러한 마이크로 회로에 수십 메가바이트의 볼륨을 가진 "플래시 디스크"를 구축할 수 있습니다. 결과적으로 내구성이 뛰어나고 차량 및 기타 움직이는 물체와 같은 진동이 심한 환경에서 작동할 수 있습니다. 게시된 기사는 FLASH 메모리 칩의 프로그래밍에 관한 것입니다. 플래시 메모리 칩은 칩에 직접 내장된 "프로그래머"(지우기 및 쓰기 기계(AC3))가 있다는 점에서 다른 유형의 ROM과 다릅니다. 특정 펄스 시퀀스를 형성하기 위해 프로그래밍 프로세스에서 미세 회로 출력에 증가된 전압을 적용할 필요가 없습니다. AC3는 적절한 명령을 사용하여 셀의 주소와 셀에 기록해야 하는 코드를 보고하고 작업이 완료될 때까지 기다리기만 하면 되는 사용자를 위해 이 모든 작업을 독립적으로 눈에 띄지 않게 수행합니다. 대부분의 경우 긴 작업(예: 데이터 블록 지우기)을 일시 중지하고 다른 메모리 영역에서 원하는 정보를 읽은 다음 계속할 수 있습니다. 오늘날 많은 회사(가장 유명한 회사는 Intel, AMD, Atmel, Winbond)에서 최대 4MB까지의 다양한 FLASH 메모리 칩을 생산합니다. 외부 인터페이스는 병렬 또는 직렬입니다. 직렬 인터페이스가 있는 칩은 주로 소형 또는 특수 장치에 소량의 데이터를 저장하기 위한 것입니다. 예를 들어 라디오 수신기의 고정 설정을 저장하거나 가전 제품을 작동하기 위한 프로그램을 저장하기 위한 것입니다. 다음으로 프로세서와의 인터페이스의 물리적 및 논리적 장치 측면에서 RAM과 같이 쓰기 가능하다는 점을 제외하고는 기존 ROM과 전혀 다르지 않은 "병렬"FLASH 마이크로 회로에 대해 이야기하겠습니다. 입력. 최신 컴퓨터의 BIOS 코드가 저장되는 것은 이러한 미세 회로에 있습니다. 데이터 구성은 16비트 또는 70비트입니다. 종종 특별히 제공된 출력을 공통 전선이나 전원에 연결하여 선택할 수 있습니다. 주소 및 데이터 버스 외에도 크리스탈 선택(CE), 출력 활성화(OE) 및 쓰기 활성화(WE)의 세 가지 제어 신호가 미세 회로에 공급됩니다. 후자 - 칩을 프로그래밍해야 하는 경우에만. 읽기 주기의 최소 기간은 150...XNUMXns입니다. 첫 번째 FLASH 마이크로 회로에서 메모리 셀 어레이는 단일 블록이었고 전체 어레이에서만 데이터를 완전히 지울 수 있었습니다. 많은 최신 미세 회로에서 메모리는 블록으로 나뉘며 그 중 하나에서 데이터를 지워도 다른 블록에 저장된 데이터에는 영향을 미치지 않습니다. 블록 크기는 128바이트에서 128KB 이상까지 매우 다릅니다. 그러나 데이터를 읽을 때 미세 회로의 전체 메모리는 단일 어레이로 간주되며 그게 다입니다. 물리적으로 블록으로 나누어지는 것은 중요하지 않습니다. 일반적으로 블록은 동일하고 동일하지만 다를 수 있습니다. 예를 들어 Intel의 28Fxxx 시리즈 칩에는 16KB의 소위 부트 블록과 각각 8KB의 두 개의 매개변수 블록이 있습니다. 그 다음에는 96KB 블록이 이어지고 나머지 메모리는 128KB 블록으로 구성됩니다. 이 블록의 속성은 약간 다릅니다. 부트에는 하드웨어 쓰기 및 지우기 보호 기능이 있습니다. 특별히 제공된 마이크로 회로의 출력에 적절한 논리 레벨을 적용하여 켜집니다. 파라미터 블록은 자주 변경되는 데이터를 저장하고 다른 블록보다 더 많은 지우기/쓰기 주기를 견디도록 설계되었습니다. 고려중인 시리즈의 각 미세 회로는 주소 공간의 블록 배치가 다른 두 가지 버전으로 만들어집니다. 인덱스 B(하단)가 있는 미세 회로에서는 위에 표시된 순서대로 주소 XNUMX부터 시작하여 위치합니다. 인덱스 T(상단)가 있는 제품에서는 순서가 반대로 됩니다(부팅 - 상위 주소 영역). 현재 생산되는 FLASH 메모리 미세 회로는 2.7~5V의 공칭 공급 전압용으로 설계되었습니다. 전압 증가(12V)가 전혀 필요하지 않거나 일부 특수 모드에서만 필요합니다. 패시브("선택되지 않음") 상태에서 이러한 미세 회로는 전원에서 1mA 이하의 전류를 소비합니다(대부분의 경우 3배 적음). 때로는 소비가 무시할 수있는 특수 절전 모드가 제공됩니다. 사실, "잠자는" 마이크로 회로에서 데이터를 읽는 것은 불가능하지만 "깨우기" 위해서입니다. 때로는 수십 마이크로초가 걸립니다. 활성 모드에서 소비되는 전류는 수십 밀리암페어이며 ACXNUMX가 긴 작업(예: 데이터 지우기)을 수행하는 칩을 수동 상태로 설정하면 완료될 때까지 전류가 감소하지 않습니다. FLASH 메모리에 저장된 데이터가 특히 전원을 켜고 끌 때 노이즈와 과도 현상의 영향을 받는 우발적인 변경으로부터 보호하는 데 많은 주의를 기울였습니다. 대부분의 경우 세 가지 유형의 하드웨어 보호가 있습니다. 첫 번째는. 마이크로 회로가 15 ... 20 미만의 기간 동안 WE 회로의 펄스에 응답하지 않는다는 것, 두 번째는 OE 입력에서 논리 레벨이 낮을 때 다른 입력에서 신호 조작으로 인해 녹음이 발생할 수 없다는 것입니다. 세 번째는 그것입니다. 공급 전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 AC3가 꺼집니다. 다른 유형의 미세 회로의 경우 셧다운 임계 값은 1.5 ~ 3.8V 범위입니다. 때로는 전체 데이터 배열 또는 그 일부를 변경하고 지우는 것을 완전히 금지하는 것이 가능합니다. 이러한 금지를 부과하거나 해제하려면 일반적으로 "특별한" 조치가 필요합니다(예: 특정 단자에 증가된 전압을 잠깐 적용). 소프트웨어 보호도 제공됩니다. 셀의 내용을 변경하려면 기존 RAM과 같이 FLASH 메모리가 충분하지 않습니다. 하나의 주소에 하나의 코드를 씁니다. 특정 주소에 기록된 여러 코드로 구성된 명령이 필요합니다. 모든 플래시 칩은 설치된 장치에 해당 유형을 알릴 수 있으므로 데이터를 쓰고 지우는 데 필요한 알고리즘을 자동으로 선택할 수 있습니다. 프로그래밍 방식으로 ID 읽기 모드를 활성화 및 비활성화하기 위한 적절한 명령이 제공됩니다. 전원을 켜면 주소 OH에서 제조업체 식별자를 읽고 주소 1H에서 장치를 읽습니다 (일부 미세 회로의 식별자는 표에 나와 있음). 동일한 모드이지만 다른 주소에서는 경우에 따라 하드웨어 쓰기 보호 상태와 같은 추가 정보를 얻을 수 있습니다.
주소 입력 A9에 +12V의 전압을 적용하여 명령 없이 식별자를 읽는 모드로 전환할 수 있으며, 다른 유형의 미세 회로에 대한 값의 허용 편차는 다릅니다. 어떤 경우에는 ±5%를 넘지 않습니다. 다른 경우에는 전압이 특정 값(예: 10V)을 초과하는 것으로 충분합니다. 식별자는 위의 주소에서 읽고 A9 방전을 고려하지 않고 설정합니다. 일반적으로 이 방법은 범용 프로그래머에서 사용됩니다. 대부분의 플래시 메모리 칩의 AC3는 예외가 있지만 소위 JEDEC 표준에 따라 주어진 명령을 받아들입니다. 때로는 칩을 업그레이드할 때 이전 명령을 유지하면서 명령 시스템이 표준 코드 조합으로 보완되는 경우가 있습니다(이는 업그레이드된 칩이 이전에 출시된 장치에서 작동할 수 있도록 하는 데 필요함). 인텔은 자체 명령 시스템을 사용합니다. 명령을 자세히 고려하기 전에 FLASH 칩 연결에 대해 조금 이야기합시다. 일반적으로 동일한 유형의 미세 회로는 위치, 피치 및 핀 수가 다른 여러 유형의 패키지로 생산됩니다. 종종 "미러" 옵션이 제공되어 인쇄된 도체의 토폴로지를 변경하지 않고 보드의 모든 면에 미세 회로를 설치할 수 있습니다. 아래 다이어그램의 핀 번호는 가장 일반적인 512핀 PLCC 및 PDIP 패키지의 32K 메모리 칩에 대해 일반적입니다. 더 작은 볼륨의 미세 회로의 "핀아웃"은 비슷하지만 가장 높은 숫자의 결론은 연결되지 않습니다(예: Am29F010의 경우 30번째와 1번째는 무료임). 그림에 표시된 것과 유사한 구성표입니다. 1은 마이크로프로세서 시스템에서 칩을 제거하지 않고 데이터를 지우고 써야 하는 경우에 사용됩니다.
시스템 데이터 버스는 16비트이고 주소는 32비트라고 가정합니다. ROM은 29KB의 주소 공간에 할당되고 나머지는 RAM이 차지할 수 있습니다. Am040F512의 메모리 양이 XNUMXKB이므로 주소의 상위 비트를 제어하는 FLASH 메모리 페이지 레지스터가 제공됩니다. 데이터를 읽고 쓰려면 다음과 같은 간단한 절차를 사용할 수 있습니다(파스칼로 작성됨).
작동 할 장치 외부에서 FLASH 칩을 프로그래밍해야하는 경우 개인용 컴퓨터에 연결할 수 있습니다. 이를 수행하는 가장 쉬운 방법은 컴퓨터에 선택 사양인 병렬 I/O 카드를 설치하는 것입니다. Advantech의 PCL-731, IOP DAS의 DIO-48 또는 ADLink의 PET-48DIO와 같은 보드가 시판되고 있습니다. 일반적으로 48개의 입력/출력이 있으며 실제로 구성에 그러한 미세 회로가 없더라도 동일한 정보 및 제어 포트를 사용하여 O 모드에서 두 개의 8255 미세 회로(KP5806V55A)와 유사하게 작동합니다. 필요한 경우 N. Vasiliev "PC Interface Extender"("Radio", 1994, No. 6, pp. 20, 21)의 기사를 사용하여 병렬 입력/출력 보드를 독립적으로 만들 수 있습니다. 읽기 또는 프로그래밍을 위해 FLASH 칩은 그림 8255에 표시된 회로에 따라 두 개의 2 칩의 포트에 연결됩니다. 24. 첫 번째 PA 포트는 데이터 입/출력에 사용되고 PC 포트의 개별 비트는 제어 신호 CE, OE 및 WE 출력에 사용됩니다. 포트 PA, PB 및 PC 두 번째는 FLASH 칩의 XNUMX비트 주소 버스를 형성합니다. 이 버스의 더 작은 비트 폭이 충분하면 PC 포트의 해당 상위 비트 수가 연결되지 않습니다.
I/O 보드 포트와 보조 상수는 다음과 같이 프로그램에 기술되어야 합니다.
그리고 위에서 설명한 FLASH 메모리에 액세스하는 절차는 다음으로 대체됩니다. м 이제 - 실제로 FLASH 마이크로 회로 프로그래밍에 대해. JEDEC 표준에 따르면 각 명령은 주소 5555H의 OAAN 코드 항목으로 시작합니다. 다음으로, 코드 55H는 주소 2AAAH에 쓰여지고, 마지막으로 주소 5555H에는 수행될 연산의 코드가 쓰여진다.
예를 들어 40H 명령에 대해 말하면 작업 코드가 40H인 시퀀스를 의미합니다.
전원을 켠 후 FLASH 마이크로 회로는 자동으로 이 모드로 들어가며 특별한 명령으로 설정할 필요가 없습니다. 그러나 예를 들어 식별자 읽기 모드에서 복귀하는 데 필요합니다. 재설정 또는 초기 설정 명령이라고도 합니다. 일부 미세 회로를 어레이 읽기 모드로 전환하려면 0F0H 코드를 모든 주소에 쓰는 한 주기로 충분합니다.
0A0H 명령 다음의 쓰기 주기에는 프로그램 가능한 셀의 주소와 거기에 쓰여진 코드가 포함됩니다. 대부분의 경우 각 셀에 쓰려면 별도의 명령이 필요합니다. 기존 EEPROM과 마찬가지로 프로그래밍 가능한 셀의 비트에서는 논리적 3을 XNUMX으로만 바꿀 수 있습니다. 반전 작업을 수행하려면 일반적으로 먼저 전체 메모리 블록의 내용을 지우고 모든 셀의 프로그래밍을 반복해야 합니다. 많은 FLASH 칩의 ACXNUMX는 이러한 오류를 인식하지 못하고 성공을 보고합니다. 프로그래밍이 올바른지 확인하려면 기록된 데이터의 제어 읽기가 필요합니다. 128바이트 블록이 있는 Winbond 칩에서 모든 셀의 프로그래밍은 자동으로 포함 블록의 모든 데이터 삭제에 선행됩니다. 따라서 항상 먼저 블록을 RAM에 복사하고 복사본에 필요한 변경을 수행한 다음 모든 128바이트를 다시 프로그래밍해야 합니다. OOH 명령, 주소 및 프로그래밍 가능한 첫 번째 바이트를 수신한 AC3는 이를 블록의 내부 버퍼에 입력하고 프로그래밍을 시작하지 않고 200µs 동안 기다립니다. 이 시간 동안 하나 이상의 OOH 명령과 다음 바이트가 수신되면 이것도 버퍼로 들어가고 AC3는 다음 300µs 동안 대기합니다. 이것은 그때까지 계속됩니다. 블록의 128바이트가 모두 수신되거나 일시 중지가 허용 값(300μs)을 초과할 때까지. 그런 다음 AC3는 블록을 지우고 실제 프로그래밍을 시작합니다. 블록의 다른 셀을 대상으로 하는 데이터를 버퍼에 쓰는 순서는 중요하지 않지만 데이터가 수신되지 않은 셀은 프로그래밍 후 코드 0FFH를 포함합니다. 이러한 칩에 프로그래밍 데이터를 쓰는 방법에는 두 가지가 있습니다. 그들 중 첫 번째 (다른 사람들에게는 일반적)는 소프트웨어 보호라고합니다. 쓰여질 각 바이트 앞에 OOH 명령이 와야 합니다. 그러나 80H 및 20H 명령을 순서대로 실행하여 보호를 비활성화할 수 있습니다.
그 후 임의의 주소에 쓰여진 바이트는 미세 회로의 내부 버퍼에 들어가고 이 모드는 전원을 껐다가 켜도 유지됩니다. OON의 명령에 따라 그것에서 벗어나십시오.
Intel FLASH 칩에 데이터를 쓰기 위한 두 가지 동등한 명령 옵션이 있습니다. 우선, 코드 40H 또는 10H 중 하나가 임의의 주소에 기록됩니다. 그런 다음 - 원하는 주소의 프로그래밍 가능한 코드.
"모든 메모리 지우기" 명령. FLASH 마이크로 회로의 AC3은 80H 및 10H의 두 명령 시퀀스를 수신하여 이 중요한 작업을 시작합니다.
Intel 마이크로 회로에는 코드 20H 및 0D0H의 임의 주소에 작성하여 유사한 명령이 제공됩니다.
메모리의 전체 내용을 지우는 데는 수십 밀리초에서 몇 초가 걸립니다. 일부 미세 회로는 임의의 주소에 OVON 코드를 작성하여 이 프로세스를 일시 중단하는 기능을 제공합니다. 코드 30H(Intel 칩용 - ODOH)를 쓴 후(모든 주소에도) 지우기가 계속됩니다. 블록 삭제 명령. 메모리 블록의 내용을 지우려면 두 가지 명령을 내려야 합니다. 첫 번째는 80H이고 두 번째는 연산 코드 90H가 주소 5555H가 아니라 지워진 블록의 셀 주소에 기록되어야 한다는 점에서 다릅니다.
"식별자 읽기" 명령. 이 모드로 전환하려면 90H 명령이 사용되지만 때때로 80H 및 60H의 두 명령 시퀀스가 필요합니다.
Intel 마이크로 회로에서는 모든 주소에 코드 90H를 작성하는 것으로 충분합니다. 이 모드는 위에서 설명한 "데이터 배열 읽기" 명령으로 종료됩니다. "긴" 프로그래밍 및 지우기 명령의 실행 완료를 확인하는 방법은 무엇입니까? 가장 쉬운 방법은 마이크로 회로의 참조 데이터를 사용하고 해당 지연의 소프트웨어 구성을 제공하는 것입니다. 그러나 특정 작업의 실제 실행 시간은 동일한 미세 회로의 다른 셀 및 블록에 대해서도 기준 값과 크게 다른 경우가 많으며 후자의 "연령"에 따라 증가합니다. 상태 레지스터 AC3을 읽으면 특정 작업이 끝나는 순간을 정확하게 찾을 수 있습니다. FLASH 칩은 AC3가 지우기 또는 프로그래밍 절차를 수행하는 동안 이 레지스터의 내용을 데이터 버스로 출력합니다. 프로세스가 완료되지 않았음을 나타내는 두 가지 징후가 있습니다. 첫 번째는 상태 레지스터의 비트 D7 값이 메모리 셀의 동일한 비트에 기록된 값과 반대라는 것입니다(삭제하는 동안 0과 같음). 작업이 끝나면 기록된 것과 일치합니다. 두 번째 증상은 비트 D6의 "깜박임"입니다(작동이 완료될 때까지 레지스터를 읽을 때마다 해당 값이 변경됨). 일반적으로 두 징후가 모두 관찰되지만 예외가 있습니다. 예를 들어 Intel 칩에는 "깜박임" 비트가 없으며 D7 비트는 작성 중인 코드와 관계없이 프로그래밍 중에 0입니다. 이 경우 작업의 끝은 D7=1로 입증됩니다. 블록 기록이 있는 미세 회로(예: Winbond)에서 비트 D7의 값은 블록 버퍼에 기록된 마지막 코드의 비트와 역으로 유사합니다. 일반적으로 프로그래밍 또는 삭제가 완료되면 FLASH 칩은 자동으로 데이터 배열 읽기 모드로 돌아가지만 Intel 칩에는 이에 대한 해당 명령이 필요합니다. 칩이 실패하면 "긴" 작업이 완료되지 않아 프로그래밍 컴퓨터가 "정지"될 수 있습니다. 이를 방지하려면 지우기 및 프로그래밍 작업의 지속 시간을 확인하고 합리적인 값을 초과하는 경우 오류 메시지와 함께 "비상" 출력을 제공해야 합니다. 때때로, 특히 한계에 가까운 여러 지우기 / 프로그래밍주기를 거친 미세 회로로 작업 할 때 실패한 작업을 여러 번 반복하는 것이 좋습니다. 시도 중 하나가 성공할 수 있습니다. 결론적으로 FLASH 메모리에 저장된 컴퓨터의 BIOS를 업데이트할 수 있는 유틸리티에 대한 몇 마디. 각 유형의 시스템(마더보드) 보드용으로 개발되었으며 FLASH 마이크로회로를 시스템 버스에 연결하는 특성을 고려합니다. 따라서 한 유형의 보드용으로 설계된 유틸리티를 사용하여 다른 유형의 BIOS를 업데이트하려고 하면 컴퓨터가 완전히 고장나는 경우가 많습니다. 이 유틸리티는 새 BIOS 버전의 코드가 포함된 파일 이름을 매개 변수로 지정하여 일반 응용 프로그램으로 시작됩니다. 이 파일을 읽고 FLASH 메모리에 기록할 데이터 배열을 RAM에 생성합니다. 그런 다음 미세 회로 유형을 결정하고 작업에 적합한 절차를 선택합니다. 그 후 이전 데이터 지우기 및 새 데이터 기록이 시작되며 이때 프로그램은 화면에 정보 표시 또는 키보드 폴링을 포함하여 BIOS 기능을 사용할 수 없습니다. 여전히 이 작업을 수행해야 하는 경우 필요한 서브루틴이 유틸리티 자체에 도입됩니다. 프로그래밍이 완료되고 올바른 것으로 확인되면 일반적으로 컴퓨터가 다시 시작되고 업데이트된 BIOS로 "새로운 삶"을 시작합니다. 저자: A. Dolgiy, 모스크바
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