存储器在数字通信中的应用及发展趋势

存储器在数字通信中的应用及发展趋势　２００８矩　文苹编号：１００３－５８５０（２００８）１０—００３４—０３　’　存储器在数字通信中的应用及发展趋势　Ｔｈｅ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｔｒｅｎｄ　张爱萍　（国营七八五厂　太原０３００２４）　【摘　要】论述了ＦＩＦＯ存储器在光电数／模转换装置中的应用，以及存储器发展趋势。存储器是用来存储程序和　数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。双端口ＦＩＦＯ存储器，可以让　两个系统的ＣＰＵ同时访问，一个写，一个读，访问数据顺序是先进先出。使双机系统同时工作，提高了系统计　算速度。存储器是ＣＰＵ与ＣＰＵ、ＣＰＵ与其他设备沟通的桥梁。　【关键词】存储器，双端口存储器，ＦＩＦＯ存储器　中图分类号：ＴＰ３３３　文献标识码：Ａ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ＦＩＦＯ　ｍｅｍｏｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔＯ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ／ａｎａｌｏｇ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｍｅｍｏｒｙ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｍｅｍｏｒｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｓｔｏｒｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｎｄ　ｄａｔａ．Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｏｎｌｙ　ｗｈｅｎ　ｉｔ　ｈａｓ　ｍｅｍｏｒｙ，ｉｔ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｉｔ　ｃａｎ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｗｏｒｋ．Ｔｈｅ　ｄｕａｌ　ｐｏｒｔ　ＦＩＦＯ　ｍｅｍｏｒｙ，Ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｖｉｓｉｔｅｄ　ｂｙ　ｔｗｏ　ｓｙｓｔｅｍ’ＣＰＵ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｏｎｅ　ｗｒｉｔｅｓ，ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｒｅａｄｓ．Ｖｉｓｉｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｏｒｄｅｒ　ｉｓ　ｆｉｒｓｔ　ｉｎ　ｆｉｒｓｔ　ｏｕｔ．Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｄｕａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｏｒｋ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｉｔ　ｃａｎ　ｒａｉｓｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｍｅｍｏｒｉｚｅｒ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＣＰＵ　ａｎｄ　ＣＰＵ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ＣＰＵ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ　ｍｅｍｏｒｙ，ｄｕａｌ　ｐｏｒｔ　ｍｅｍｏｒｙ，ＦＩＦ０　ｍｅｍｏｒｙ　为了适应更复杂的信息处理需要，特别是在多处　１．２从使用功能角度看，半导体存储器分类　理机应用系统中有些信息由不止一组总线控制，在相　１．２．１　易失性存储器　互通信时就需要寻找一些新的数据存储方式来简化系　静态读写存储器ＳＲＡＭ；　统的设计和提高数据通信的速率。多端口ＲＡＭ就是　伪静态读写存储器ＰＳＲＡＭ；　应这类需要而设计的。根据不同的用途，多端口ＲＡＭ　动态读写存储器ＤＲＡＭ；　又分为双端口ＲＡＭ、ＦＩＦＯ存储器、多端口存储器，以　易失性存储器是指断电会丢失信息的存储器。　下主要提到是ＦＩＦＯ存储器。　现在的ＲＡＭ多为ＭＯＳ型半导体电路，分为静　１存储器的分类　态和动态两种。静态ＲＡＭ是靠双稳态触发器来记忆　信息的；动态ＲＡＭ是靠ＭＯＳ电路中的栅极电容来　１．１存储器芯片按存取方式（读写方式）分类　记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与　随机存取存储器芯片（ＲＡＭ）和只读存储器芯片　补充，所以动态ＲＡＭ需要设置刷新电路。但动态　（ＲＯＭ）。　ＲＡＭ比静态ＲＡＭ集成度高、功耗低，从而成本也　ＲＯＭ中的信息只能被读出，而不能被操作者修　低，适于作大容量存储器。　改或删除，故一般用于存放固定的程序，如监控程序、　１．２．２　非易失性存储器　汇编程序等，以及存放各种表格。ＲＡＭ主要用来存放　可紫外线擦除可编程只读存储器ＥＰＲＯＭ和一　各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，以及与外　次性编程ＲｏＭ；　部存储器交换信息和作堆栈用。它的存储单元根据具　可电擦除可编程只读存储器ＥＥＰＲｏＭ；　体需要可以读出，也可以写入或改写。由于ＲＡＭ由电　快擦写可编程只读存储器ＦＬＡＳＨ　ＭＥＭＯＲＹ。　子器件组成，所以只能用于暂时存放程序和数据，一旦　１．２．３　多端口读写存储器ＭＰＲＡＭ　关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。　双端口ＲＡＭ；　ＦＩＦＯ存储器；　＊　２００８—０５—２０收到，２００８—０８—１７改回　＊＊　基金项目：总参军训部、兵种部、动员部科研基金资助项目。　＊＊＊张爱萍，女，１９６６年生，本科，研究方向：火力控制硬件研究设计工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第１０期　电脑开发与应用　多端Ｅｌ存储器。　成所有的工作是不可以实现的。数／模转换装置总系统　要求在规定的时间内接收串行数据、在规定的时间内　完成数／模转换、还要求规定的时间输出数据控制火　炮。在设计时必须要考虑到使用两个系统来同时分别　ＦＩＦＯ存储器用高速通信系统、图形图像处理、　ＤＳＰ和数据采集系统以及准周期性突发信息缓冲系　统的先进先出存储器。它有输入和输出两个相对　的端１３。在下面工作原理和电路应用中会详细阐明。　工作，一个系统进行数据的复杂运算并定时向输出系　统提供计算好的数据，另一个系统以一定的波特率接　２存储器在数字通信中的应用　２．１　ＦＩＦＯ存储器工作原理　ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ）全称是先进先出的存储　收系统火控仪传来的数据。两个系统之间就需要有一　个共同的存储器来进行数据交换，选用ＦＩＦＯ存储器　来作为两个系统并行输入和输出的数据储存器再合适　器。先进先出也是ＦＩＦＯ的主要特点。　在双机系统中，只允许一个ＣＰＵ对ＦＩＦＯ写数　据，另一个ＣＰＵ从ＦＩＦＯ读数据。在众多存储器中，　ＦＩＦＯ存储器件可以被看在是有两个同步时钟的　数字子系统之间的“通道窗１３”。它们可以完成从一个　子系统把数据流传送另一个子系统情况下的双重系统　功能：一是存储器功能，在两个子系统之间提供一个　“橡皮绷带式”的存储器；二是同步逻辑电路功能，对两　个子系统的同步脉冲具有解耦能力。　在进行一个数字系统设计和集成时，通过ＦＩＦＯ　来处理两个子系统之间的高速数据流传输，就不需要　解决相互同步和协调的难题。例如子系统Ａ在数据流　的上游，用自己适当的传输率把数据流入到ＦＩＦＯ中，　处在下游的子系统Ｂ就可以用另外一种本身认为合　适的传输率从ＦＩＦＯ中把数据输出。这些传输率可以　利用振荡器产生固定的时钟来驱动，甚至可以用非周　期性的脉冲信号来驱动。所有ＦＩＦＯ可以看成是允许　并行输入和输出的数据缓冲器。　传统的ＦＩＦＯ是采用移位寄存器的方法实现的，　写入器件的数据是脉动移位通过，而本文采用的是　ＦＩＦＯ双端口静态存储器结构，写入器件的数据存放　在指定的存储单元中，除非进行覆盖更新该存储单元　的数据，否则在不断电的情况下就会一直保持数据不　变。这些存储单元的内容可以反复被读出。　２．２　ＦＩＦＯ存储器电路应用　在光电数／模转换装置电路总体设计时，如果不选　用双系统来分担总系统的工作，那么在同一时间内完　图１　Ｉ　Ｈ５４９６（Ｈ）在双系统中的应用　不过了。选用两个系统同时必须考虑选用两个微处理　器。两个微处理器担当着两个系统（主系统和分系统）　的核心，用来串行通信接收系统火控仪送来的数字信　号的微处理器选用ＡＴＭＥＬ公司低成本８９Ｃ２０５１，称　为分系统；用来复杂运算，计算数据并向输出系统定时　输出计算后的数据的微处理器选用ＩＮＴＥＲＬ公司的　８０Ｃ１９６ＫＣ，称为主系统。ＦＩＦＯ存储器，选用异步　ＦＩＦＯ　ＬＨ５４９６（Ｈ）。如图１所示。两个微处理器同时能　对ＬＨ５４９６（Ｈ）存储器进行访问，分系统对ＦＩＦＯ存储　器写入，主系统对ＦＩＦＯ存储器读出，两个系统之问设　有控制信号即应答信号。　光电数／模转换装置研制中数据处理器中使用了　（５１２Ｘ９位）异步ＦＩＦＯ　ＬＨ５４９６（Ｈ），它采用ＣＭＯＳ工　艺制造的５１２Ｎ　９位可以实现先进先出（ＦＩＦＯ）算法内　部寻址的双端口存储器。通过先进先出的双端口结构，　它们可以提供异步读写操作，提供“空”、“满”、和“半　满”状态标志用以防止数据溢出或不足。避免一些不恰　当的操作（例如在ＦＩＦＯ“空”时进行读操作，或者在　ＦＩＦＯ“满”时进行写操作）。当然，在该光电数／模转换　装置研制时，因为主系统的程序运行时间小于分系统　接收串行通信程序时间，所以ＦＩＦＯ双端口存储的硬　件设计不需要在“满”和“半满”状态标志上作文章。　读／写操作会自动地访问存储器中连续的存储单　元，从ＦＩＦＯ中读出的数据顺序与写人的顺序相同，这　就是所谓的先进先出算法。双地址指针（环行计数器）　自动产生每次读操作和写操作的地址，当地址指针指　向地址５１１（即１ＦＦＨ）后，就会自动地循环返回０地址　（即０００Ｈ）。所以缓冲器空／满状态并不是它们绝对存　储单元位置的说明．而是两个地址指针之间距离的函　数。只要两个地址指针的内容没有重合，而且不出现缓　冲器“满”或‘‘空”时，就可以连续对ＦＩＦＯ进行读或者　写操作。　光电数／模转换装置开机加电时对ＦＩＦＯ存储器　ＬＨ５４９６（Ｈ）进行复位（ＲＳ一０）可使地址指针回到０地　（下转第４６页）　维普资讯 http://www.cqvip.com ＧＰＲＳ技术在混凝土搅拌远程监控系统中的应用　点。本系统扩展性较强，在实际应用中可以灵活扩展功　能，以适应需求。　参考文献　马红伟．ＧＰＲＳ技术在无线传输数据中的应用ＥＪ］．微　机发展，２００３，ｌ３（３）：４５—４７．　韩斌杰．ＧＰＲＳ原理及其网络优化［Ｍ］．北京：机械工　业出版社，２００３．　魏小龙．ＭＳＰ４３０系列单片机接口技术及系统设计实　例［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２．　徐国章．基于ＧＰＲＳ的远程监控系统设计［Ｊ］．河北省　科学院学报，２００４，２０（４）：１５—１８．　圜　马增强．基于ＧＰＲＳ的数据采集系统的研究［Ｊ］．微计　图３程序流程图　算机信息，２００５，２６（９）：１０４—１０６．　ＭＳＰ４３０Ｆ１４９控制的无线数据终端（ＤＴＵ）成功地实　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉ　Ｃ．Ｔｈｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　现以无线的方式，方便、快捷地接人Ｉｎｔｅｒｎｅｔ互联网，　Ｃａｔａｌｏｇ　２００２［Ｒ］．２００２．　Ｉ　ｉｎ　Ｃ　Ｅ，Ｗｕ　Ｃ　Ｃ．Ａ　Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　ＧＰＲＳ　Ｓｕｒｖｅ订ｌａｎｃｅ　实现远程通信。　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　ＧＰＲＳ技术为本故障诊断系统的远程数据采集提　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００２（ｖ２）：１　６７８—１　供了有效的解决方案，具有传送及时、运行可靠等优　６８２．　（上接第３５页）　高速ＤＲＡＭ技术在不断发展，发展高速ＤＲＡＭ的途　址。在ＲＴ信号上施加一个重新发送负脉冲，就使读操　径是把注意力集中在存储器芯片的片外附加逻辑电路　作地址指针复位到０地址，但是并不影响写操作地址　上，试图在片外组织连续数据流来提高单位时间内数　指针。之后由从系统对ＦＩＦＯ存储器进行写操作，在　据流量，即增加存储器的带宽。　ＦＩＦＯ存储器非满状态时当写信号（ｗ）下降沿到来，　在数据输出线ＤＯ—Ｄ８上的数据满足数据建立和保持　４结束语　时问要求时，在写信号的上升沿把有效数据打入　今后存储器技术和市场仍将发展和繁荣，特别是　ＦＩＦＯ存储器中，输出数据被依次顺序存入ＦＩＦＯ中，　在市场需求的驱动下，为了满足各种系统所提出的不　并可以在读操作进行的任何时候写入。写入后指针自　同要求，还在寻找和开发新的存储原理，发展新型的存　动指向下一个地址单元。由于主系统的操作周期小于　储器。另一方面在大容量、高速、低功耗、非易失性和方　分系统的操作周期，所以ＦＩＦＯ中不会堆积数据，只是　便使用等方面不断涌现新的技术而高速发展；除了在　有规律的存、取数据。当主系统进行读操作时，当读信　各个“量”上追求高密度、快速度、低功耗等需求外，已　号（Ｒ）下降沿到来后，数据输出线Ｑ０一Ｑ８就会出现输　越来越把注意力集中到“质”的提高上，例如存储器本　出的有效数据。此时主系统就可顺利读出所需数据。　身能对存储的数据有智能处理能力等。所以在未来肯　３存储器的发展趋势　定还会出现许多新的材料和器件，以及新的原理和工　艺技术来满足计算技术发展的需求。　目前世界各大半导体厂商，一方面致力于成熟存　参考文献　储器的大容量化、高速化、低电压低功耗化；另一方面　根据需要在原来成熟存储器的基础上开发各种特殊存　［１３　窦振中．单片机外围器件实用手册——存储器分册　储器。在集成度方面，ＤＲＡＭ的工艺线宽由１９７０年的　［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，ｌ９９８．　１Ｏ　ｍ到今天的０．１　ｍ，美国半导体工业协会发表的　［２３　孙涵芳．ＩＮＴＥＬ　１６位单片机［Ｍ］．北京：北京航空航　国家计划中预计２０１０年实现用０．０７　ｆｆｍ工艺生产　天大学出版社，１９９４．　‘　［３］　程　军．Ｉｎｔｅｌ　８０Ｃ１９６单片机应用实践与ｃ语言开发　６４ＧＢ　ＤＲＡＭ。在访问时间方面，从几十ＵＳ到几ｎｓ，甚　［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０００．　至到ｐｓ级。随着时间的推移，高速存储器的访问时间　［４］　胡汉才．单片机原理及其接口技术ＩＮ］．北京：清华大　将越来越小。为了高速ＣＰＵ构成高性能系统的需要，　学出版社，１９９６．