Một số mạch-vi mạch cần cho Robot .chương 1.bộ nhớ

Bộ nhớ Bộ nhớ là thiết bị dùng để l-u trữ thông tin, tạm thời hoặc lâu dài, nh- các con số trong các phép toán của quá trình tính toán khi máy tính làm việc, ch-ơng trình điều khiển máy tính, v.v Có nhiều loại bộ nhớ nh- bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ dùng vật liệu từ nh-ng ở đây chúng ta chỉ tìm hiểu những khái niệm cơ bản về hai loại bộ nhớ bán dẫn là RAM và ROM. 1. Bộ nhớ RAM Thuật ngữ RAM là viết tắt của các từ Random Access Memory, dịch ra là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, có nghĩa là có thể truy cập đến bất kỳ ô nhớ nào với cùng tốc độ và khả năng nh- nhau. Đó là bộ nhớ bán dẫn có thể ghi đọc đ-ợc, th-ờng đ-ợc dùng trong các thiết bị tính toán để l-u trữ các kết quả trung gian hay kết quả tạm thời trong khi thực hiện các ch-ơng trình điều khiển. Hiện nay, có hai loại công nghệ chế tạo RAM là dùng Transistor l-ỡng cực và loại dùng MOSFET. - Bộ nhớ RAM dùng transistor l-ỡng cực lấy FF làm đơn vị nhớ cơ bản nên tốc độ truy cập rất cao. - Bộ nhớ RAM dùng MOSFET đ-ợc chia thành hai loại: + Loại tĩnh (Static) cũng lấy FF làm đơn vị nhớ cơ bản. + Loại động (Dynamic) lợi dụng điện dung ký sinh của cực cổng để chứa dữ liệu. Các đơn vị nhớ chỉ l-u giữ đ-ợc thông tin khi có nguồn nuôi. Vì vậy, bộ nhớ RAM th-ờng chỉ dùng để l-u giữ thông tin tạm thời khi máy tính hoạt động, muốn l-u giữ đ-ợc thông tin lâu dài thì phải có nguồn nuôi dự phòng. Một chip nhớ có rất nhiều ô nhớ, mỗi ô nhớ lại gồm nhiều đơn vị nhớ (th-ờng là 8 đơn vị nhớ), mỗi đơn vị nhớ thì nhớ đ-ợc một bit, nh- vậy, một ô nhớ th-ờng nhớ đ-ợc 8 bit (bằng 1 byte). Dung l-ợng của một chip nhớ đ-ợc tính bằng số bit mà nó nhớ đ-ợc. Ví dụ, một chíp nhớ dung l-ợng 16384 bit = 2048 byte sẽ có 16384/ 8 = 2048 ô nhớ. Để tạo ra các chip nhớ có dung l-ợng lớn, ng-ời ta sắp xếp các ô nhớ thành một ma trận. Một ô nhớ gồm 8 đơn vị nhớ, các ô nhớ đ-ợc nối chung với các đ-ờng dẫn dữ liệu từ D 0 đến D 7 . Một chip nhớ sẽ có các đ-ờng địa chỉ, trong đó sẽ có một số đ-ợc nối với bộ giải mã cột, số còn lại đ-ợc đ-a vào bộ giải mã hàng. Đầu ra của bộ giải mã hàng- cột sẽ chỉ ra ô nhớ cần đọc ghi thông tin. Số đầu vào địa chỉ = log 2 (Số ô nhớ). Khi có tín hiệu đọc thì cùng một lúc, thông tin từ 8 đơn vị nhớ trên một ô nhớ đ-ợc chọn sẽ đ-ợc đ-a lên 8 đ-ờng dẫn dữ liệu. Quá trình nghi thông tin diễn ra ng-ợc lại với quá trình đọc. Hình VI.1.1 trình bày một ma trận nhớ 65536bit =(128 hàng) x (64 cột) x (8 bit) Có 13 đầu vào địa chỉ từ A 0 đến A 12 , 7 địa chỉ đầu A 0 A 6 đ-ợc đ-a vào bộ giải mã hàng số hàng là: 2 7 = 128, 6 địa chỉ còn lại A 7 A 12 đ-a vào bộ giải mã cột 2 6 = 64 cột. Một ô nhớ có 8 bit, vì vậy có 8 đầu ra dữ liệu từ D 0 đến D 7 . Hình VI.1.2 là sơ đồ biểu diễn một IC RAM với các đ-ờng tín hiệu sau: + Các tín hiệu địa chỉ: A 0 A i . + Các tín hiệu dữ liệu D 0 D k . + Tín hiệu chọn chip: CS + Tín hiệu cho phép đọc: OE + Tín hiệu cho phép ghi: W Bộ giải mã hàng Bộ giải mã cột D 0 D 7 0 1 127 0 1 63 A 0 A 1 A 6 A 7 A 8 A 12 Hình VI.1.1 Cấu trúc bên trong bộ nhớ RAM Ô nhớ 2. Bộ nhớ ROM ROM (Read Only Memory) là bộ nhớ chỉ đọc. Đó là thiết là thiết bị nhớ không thay đổi đ-ợc, nó th-ờng đ-ợc nhà sản xuất ghi sẵn nội dung bằng thiết bị đặc biệt. ROM th-ờng dùng để chứa các ch-ơng trình điều khiển để khởi động một hệ thống, hoặc l-u giữ những dữ liệu cố định không cần thay đổi. Thông tin trên ROM không bị mất cả khi không có nguồn nuôi. ROM có thể đ-ợc chế tạo bằng công nghệ l-ỡng cực hoặc bằng công nghệ MOSFET. Hình VI.2.1 mô tả bộ nhớ ROM đơn giản, chỉ sử dụng diode. ROM này chứa 4 ô nhớ 8 bit, nó có 32 bit nhớ. Mỗi bit nhớ có diode mang giá trị logic 0, bit nhớ không có diode mang giá trị logic 1. Nội dung các ô nhớ của ROM này đ-ợc thể hiện nh- bảng d-ới đây: Địa chỉ Đầu ra dữ liệu A 1 A 0 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 A 0 A i D 0 D k CS OE W A 0 A i D 0 D k Hình VI.1.2 Sơ đồ tín hiệu bên ngoài bộ nhớ RAM 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 A 0 A 1 00 01 Gi¶i m· 10 11 D÷ liÖu ra H×nh VI.2.1 – CÊu tróc bªn trong bé nhí ROM +V CC A 0 A i D 0  D k CS OE A 0  A i H×nh VI.2.2 – S¬ ®å tÝn hiÖu bªn ngoµi bé nhí ROM D 0  D k Hình VI.2.2 là sơ đồ biểu diễn một IC ROM với các đ-ờng tín hiệu sau: + Các tín hiệu địa chỉ: A 0 A i . + Các tín hiệu dữ liệu D 0 D k . + Tín hiệu chọn chip: CS + Tín hiệu cho phép đọc: OE Bộ nhớ chỉ đọc còn có các loại khác nh-: EPROM, EAROM, EEPROM, FLASH MEMORY. + EPROM (Erasable Programable ROM) là bộ nhớ ROM có thể lập trình xoá đ-ợc bằng tia cực tím. + EAROM (Electrically Alterable ROM) là bộ nhớ ROM có thể lập trình xoá đ-ợc bằng tín hiệu điện. + EEPROM (Electrically Erasable PROM) t-ơng tự nh- PROM nh-ng có thể ghi đ-ợc bằng tín hiệu điện. + FLASH MEMORY có đặc tính nh- EEPROM nh-ng có dung l-ợng lớn hơn và giá rẻ hơn. . VI .1. 2 Sơ đồ tín hiệu bên ngoài bộ nhớ RAM 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 A 0 A 1 00 01 Gi¶i. Tín hiệu cho phép đọc: OE + Tín hiệu cho phép ghi: W Bộ giải mã hàng Bộ giải mã cột D 0 D 7 0 1 127 0 1 63 A 0 A 1 A 6 A 7 A 8 A 12 Hình VI .1. 1 Cấu trúc