PRACTICA N0.3

Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
PRACTICA N0.3
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Las memorias del sistema con el Z80
OBJETIVO ESPECÍFICO:
Comprobar la operación de las memorias EPROM
(donde será cargado el programa) y RAM (donde se
leen y cargan datos)
INTRODUCCIÓN:
Información teórica
Las memorias son dispositivos de almacenamiento de datos binarios de largo o
corto plazo .La memoria es un componente fundamental de las computadoras
digitales y está presente en gran parte de los sistemas digitales.
M icroprocesadores
TIPOS
TIPOSDE
DEMMEM
EMORIAS
ORIAS
MEMORIA
M EMORIAPRINCIPAL
PRINCIPAL
MEMORIA DE ALMACENAJE
ALAMCE N
SECUNDARIO
MEMORIA
MEM ORIADE
DE
LECTURA/ESCRITURA
LECTURA/ESCRITURA
RAM
RAM ( (VOLÁTIL)
VOLÁTIL)
ESTÁTICAS
ESTÁTICAS
DINÁMICAS
DINÁMICAS
MMEM
EMORIA
ORIADE
DE
SOLO
SOLOLECTURA
LECTURA
ROM
ROM(NO
(NOVOLÁTIL)
VOLÁTIL)
MEMORIAS
MEM ORIAS
BORRABLE
BORRABLE
MEMORIAS
M EMORIAS
PERMANENTES
PERMANENTES
•EPROM
•EPROM
•EEPROM
•EEPROM
•FLASH
•FLASH
•M
-ROM
•M-ROM
•PROM
•PROM
ALAM ACEN DE
RESPALDO
ACCESO
ACCESO
SEM
I ALEATORIO
SEMI
ALEATORIO
ACCESO
ACCESO
SERIAL
SERIAL
DISCOS
DISCOS
•Floppy
•Floppy
•Duro
•Duro
•CD-ROM
•CD-ROM
•Cinta
•Cinta
magnética
magnética
•Burbujas
•Burbujas
magnéticas
magnéticas
•CCD
•CCD
C arlos C anto Q .
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 21 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
MEMORIAS DE ACCESO ALEATORIO
Las memorias de Acceso Aleatorio son conocidas como memorias RAM de sus siglas
en inglés Random Access Memories. Se caracterizan por ser memorias de
lectura/escritura y contienen un conjunto de variables de dirección que permiten
seleccionar cualquier dirección de memoria de forma directa e independiente de la
posición en la que se encuentre.
Estas memorias son volátiles, es decir, que se pierde la información cuando no hay
energía y se clasifican en dos categorías básicas: la RAM estática y la RAM dinámica,
las cuales se describen en las siguientes dos secciones.
MEMORIA RAM ESTÁTICA
Este tipo de memoria conocida como SRAM (Static Random Access Memory) se
compone de celdas conformadas por flip-flops construidos generalmente con
transistores MOSFET, aunque también existen algunas memorias pequeñas
construidas con transistores bipolares.
Estructura de una celda de memoria SRAM
MEMORIA RAM DINÁMICA
Este tipo de memoria conocida como DRAM (Dinamic Random Access Memories), a
diferencia de la memoria estática se compone de celdas de memoria construidas con
condensadores. Las celdas de memoria son de fabricación más sencillas en
comparación a las celdas a base de transistores, lo cual permite construir memorias
de gran capacidad.
Celda de memoria de una DRAM
La operación de la celda es similar a la de un
interruptor, cuando el estado en la fila se encuentra en
alto, el transistor entra en saturación y el dato presente
en el bus
interno de la
memoria
(columna) se
almacena en
el
condensador, durante una operación de
escritura y se extrae en una operación de
lectura. El inconveniente que tiene este tipo
de memorias consiste en que hay que
recargar la información almacenada en las
celdas, por lo cual estas celdas requieren de
circuitería adicional para cumplir esta función.
Sistema lectura, escritura y recarga de una celda DRAM
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Memoria
SRAM
Las memorias
Ventajas
Desventajas
La velocidad de acceso es alta.
Para retener los datos solo necesita estar
energizada.
Menor capacidad, debido a que cada
celda de almacenamiento requiere
mas transistores.
Mayor costo por bit.
Son mas fáciles de diseñar.
Mayor consumo de Potencia.
DRAM
Mayor densidad y capacidad.
La velocidad de acceso es bajar.
Menor costo por bit.
Necesita recargar de la información.
almacenada para retenerla.
Menor consumo de potencia.
Diseño complejo.
.
MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY) O MEMORIA ROM DE MÁSCARA
Las memorias de solo lectura son conocidas como memorias ROM de la sigla en
inglés Read Only Memories. Se caracterizan por ser memorias de lectura y contienen
celdas de memoria no volátiles, es decir que la información almacenada se conserva
sin necesidad de energía. Este tipo de memoria se emplea para almacenar
información de forma permanente o información que no cambie con mucha frecuencia.
Se programan mediante máscaras. Es decir, el contenido de las celdas de memoria
se almacena durante el proceso de fabricación para mantenerse después de forma
irrevocable. Desde el instante en que el fabricante grabo las instrucciones en el Chip,
por lo tanto la escritura de este tipo de memorias ocurre una sola vez y queda grabado
su contenido aunque se le retire la energía.
Se usa para almacenar información vital para el funcionamiento del sistema: en la
gestión del proceso de arranque, el chequeo inicial del sistema, carga del sistema
operativo y diversas rutinas de control de dispositivos de entrada/salida suelen ser las
tareas encargadas a los programas grabados en ROM. Estos programas forman la
llamada BIOS (Basic Input Output System).
La memoria ROM constituye lo que se ha venido llamando Firmware, es decir, el
software metido físicamente en hardware.
El elevado coste del diseño de la máscara sólo hace aconsejable el empleo de los
microcontroladores con este tipo de memoria cuando se precisan cantidades
superiores a varios miles de unidades.
Las características fundamentales de las memorias ROM son:
1. Alta densidad: la estructura de la celda básica es muy sencilla y permite altas
integraciones.
2. No volátiles: el contenido de la memoria permanece si se quita la alimentación.
3. Costo: dado que la programación se realiza a nivel de máscaras durante el proceso
de fabricación, resultan baratas en grandes tiradas, de modo que el coste de
fabricación se reparte en muchas unidades y el coste unitario es baja.
4. Sólo lectura: únicamente son programables a nivel de máscara durante su
fabricación.
Su contenido, una vez fabricada, no se puede modificar.
Hay muchos tipos de ROM:
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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Las memorias
Una ROM puede estar fabricada tanto en tecnología bipolar como MOS.
MEMORIA PROM (PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORIES)
Una alternativa para proyectos pequeños es el uso de una de las memorias de sólo
lectura programables o PROM. Permiten que el usuario mismo pueda programar el
dispositivo, ahorrándose el alto costo de la producción de la máscara Sus contenidos
no se construyen, como la ROM, directamente en el proceso de fabricación, sino que
se tiene la posibilidad de que el usuario las pueda programar.
El proceso de programación es destructivo: una vez grabada, es como si fuese una
ROM normal.
Las prestaciones de las memorias
PROM son similares a las
anteriores, con la única salvedad
del proceso de programación. La
escritura de la memoria PROM
tiene lugar fundiendo los fusibles
necesarios por lo que la memoria
PROM solo puede ser programada
una vez.
MEMORIA EPROM (ERASABLE PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORIES)
Este tipo de memoria es similar a la PROM con la diferencia que la información se
puede borrar y volver a grabar varias veces. La programación se efectúa aplicando a
un pin especial de la memoria una tensión entre 10 y 25 Voltios durante
aproximadamente 50 ms, según el dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la
posición de memoria y se pone la información a las entradas de datos. Este proceso
puede tardar varios minutos dependiendo de la capacidad de memoria.
La memoria EPROM se compone de un arreglo de transistores MOSFET de Canal N
de compuerta aislada.
Una vez grabada una EPROM con la
información pertinente, por medio de un
dispositivo programador de memorias, la
misma
es
instalada
en
el
sistema
correspondiente donde efectivamente será
utilizada
como
dispositivo
de
lectura
solamente. Eventualmente, ante la necesidad
de realizar alguna modificación en la
información contenida o bien para ser utilizada
en otra aplicación, la EPROM es retirada del
sistema, borrada mediante la exposición a luz ultravioleta con una longitud de onda de
2537 Angstroms (unidad de longitud por la cual 1 A = 10-10 m), programada con los
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Las memorias
nuevos datos, y vuelta a instalar para volver a comportarse como una memoria de
lectura solamente. Para poder ser expuesta a al luz UV, para su borrado, está
encapsulada con una ventana transparente de cuarzo sobre la pastilla de la EPROM.
Una EPROM no puede ser borrada parcial o selectivamente; de ahí que por más
pequeña que sea la eventual modificación a realizar en su contenido, inevitablemente
se deberá borrar y reprogramar en su totalidad.
Los tiempos medios de borrado de una EPROM, por exposición a la luz ultravioleta,
oscilan entre 10 y 30 minutos.
El microprocesador no puede
cambiar el contenido de la
memoria ROM.
Lámpara
Lámparade
deLuz
Luz
Ultravioleta
Ultravioletadel
deltipo
tipo
germicida
germicida
λ=2537 ηm (Ultravioleta)
Dado que cualquier sistema
microprocesador requiere de al
menos un mínimo de memoria
no volátil donde almacenar ya
sea un sistema operativo, un
programa de aplicación, un
lenguaje intérprete, o una simple rutina de "upload", es necesario utilizar un dispositivo
que preserve su información de manera al menos semi-permanente. Y aquí es donde
comienzan a brillar las EPROMs.
La familia 2700
Los dispositivos EPROM de la familia 2700 contienen celdas de
almacenamiento de bits configuradas como bytes direccionables
individualmente. Habitualmente esta organización interna suele denominarse
como 2K x 8 para el caso de una 2716, 8k x 8 para una 2764, etc.
Por razones de compatibilidad (tanto con dispositivos anteriores como con
dispositivos futuros), la gran mayoría de las EPROMs se ajustan a
distribuciones de terminales o "pin-outs" estándar. Para el caso mas usual, que
es el encapsulado DIP (Dual In-Line Package) de 28 pines, el estándar utilizado
es el JEDEC-28.
Si bien en la actualidad parece haberse uniformado razonablemente, las
tensiones de programación varían en función tanto del dispositivo, como del
fabricante; así nos encontramos con tensiones de programación (Vpp) de
12,5V, 13V, 21V y 25V.
Lo mismo sucede con otros parámetros importantes que intervienen en el
proceso de grabación de un EPROM, como es el caso de la duración de dicho
pulso de programación y los niveles lógicos que determinan distintos modos de
operación.
MEMORIA EEPROM (ELECTRICAL ERASABLE PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY)
La memoria EEPROM es programable y borrable eléctricamente
Actualmente estas memorias se construyen con transistores de tecnología MOS (Metal
Oxide Silice) y MNOS (Metal Nitride-Oxide Silicon).
Las celdas de memoria en las EEPROM son similares a las celdas EPROM y la
diferencia básica se encuentra en la capa aislante alrededor de cada compuesta
flotante, la cual es más delgada y no es fotosensible.
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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Las memorias
Se programan de forma casi idéntica pero tienen la posibilidad de ser borradas
eléctricamente. Esta característica permite que puedan ser programadas y borradas
“en el circuito”.
La programación de estas memorias es similar a la programación de la EPROM, la
cual se realiza por aplicación de una tensión de 21 Voltios a la compuerta aislada
MOSFET de cada transistor, dejando de esta forma una carga eléctrica, que es
suficiente para encender los transistores y almacenar la información.
El borrado de la memoria se efectúa aplicando tensiones negativas sobre las
compuertas para liberar la carga eléctrica almacenada en ellas.
Las memorias EEPROM son memorias no volátiles y eléctricamente borrables a nivel
de bytes. La posibilidad de programar y borrar las memorias a nivel de bytes supone
una gran flexibilidad, pero también una celda de memoria más compleja. Además del
transistor de compuerta flotante, es preciso un segundo transistor de selección. El
tener 2 transistores por celda hace que las memorias EEPROM sean de baja densidad
y mayor coste. La programación requiere de tiempos que oscilan entre 157 µ s y
625 µ s=byte.
En cuanto a la forma de
referenciar los circuitos, estas
memorias suelen comenzar
con el prefijo 28, de forma que
la 2864 indica una memoria
EEPROM
de
64Kbytes,
equivalente en cuanto a
patillaje y modo de operación
de lectura a la UVPROM 2764.
Una ventaja adicional de este
tipo de memorias radica en
que no necesitan de una alta
tensión de grabado, sirven los
5 voltios de la tensión de
alimentación habitual.
Características Técnicas
Referencia
28C64A
Tipo
EEPROM CMOS
Capacidad (bits)
8192 X 8
Tipo de salida
5V
Tiempos de Acceso
120/150/200 ns
Encapsulado
DIL-28 y PLCC-32
Ventajas de la EEPROM:
La programación y el borrado pueden realizarse sin la necesidad de una fuente de luz
UV y unidad programadora de PROM, además de poder hacerse en el mismo circuito
gracias a que el mecanismo de transporte de cargas, requiere corrientes muy bajas.
Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar de forma individual.
Para borra la información no se requiere luz ultravioleta.
Las memorias EEPROM no requieren programador.
De manera individual puedes borrar y reprogramar eléctricamente grupos de
caracteres o palabras en el arreglo de la memoria.
El tiempo de borrado total se reduce a 10ms en circuito donde su antepasado
inmediato requería media hora bajo luz ultravioleta externa.
El tiempo de programación depende de un pulso por cada palabra de datos de 10 ms,
versus los 50 ms empleados por una ROM programable y borrable.
Se pueden reescribir aproximadamente unas 1000 veces sin que se observen
problemas para almacenar la información.
Para reescribir no se necesita hacer un borrado previo.
Aplicaciones de las Memorias EEPROM
Encontramos este tipo de memorias en aquellas aplicaciones en las que el usuario
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Las memorias
necesita almacenar de forma permanente algún tipo de información; por ejemplo en
los receptores de TV para memorizar los ajustes o los canales de recepción.
MEMORIA FLASH
La memoria FLASH es similar a la EEPROM, es decir que se puede programar y
borrar eléctricamente, son de alta densidad (gran capacidad de almacenamiento de
bits). Alta densidad significa que se puede empaquetar en una pequeña superficie del
chip, gran cantidad de celdas, lo que implica que cuanto mayor sea la densidad, más
bits se pueden almacenar en un chip de tamaño determinado. Se caracteriza por tener
alta capacidad para almacenar información y es de fabricación sencilla, lo que permite
fabricar modelos de capacidad equivalente a las EPROM a menor costo que las
EEPROM.
Las operaciones básicas de una memoria Flash son la programación, la lectura y
borrado.
La programación se efectúa con la aplicación de una tensión (generalmente de 12V o
12.75 V) a cada una de las compuertas de control, correspondiente a las celdas en las
que se desean almacenar 0’s. Para almacenar 1’s no es necesario aplicar tensión a las
compuertas debido a que el estado por defecto de las celdas de memoria es 1.
La lectura se efectúa aplicando una tensión positiva a la compuerta de control de la
celda de memoria, en cuyo caso el estado lógico almacenado se deduce con base en el
cambio de estado del transistor:
Si hay un 1 almacenado, la tensión aplicada será lo suficiente para encender el
transistor y hacer circular corriente del drenador hacia la fuente.
Si hay un 0 almacenado, la tensión aplicada no encenderá el transistor debido a que la
carga eléctrica almacenada en la compuerta aislada.
Para determinar si el dato almacenado en la celda es un 1 ó un 0, se detecta la
corriente circulando por el transistor en el momento que se aplica la tensión en la
compuerta de control.
El borrado consiste en la liberación de las cargas eléctricas almacenadas en las
compuertas aisladas de los transistores. Este proceso consiste en la aplicación de una
tensión lo suficientemente negativa que desplaza las cargas como se indica en la figura.
APLICACIONES DE LA MEMORIA FLASH
Actualmente, los usos de Memoria Flash se están incrementando rápidamente. Ya
sean cámaras digitales, Asistentes Digitales Portátiles, reproductores de música digital
o teléfonos celulares, todos necesitan una forma fácil y confiable de almacenar y
transportar información vital.
Se utilizan en la fabricación de BIOS para computadoras. , generalmente conocidos
como FLASH-BIOS. La ventaja de esta tecnología es que permite actualizar el bios
con un software proporcionado por el fabricante, sin necesidad de desmontar el chip
del circuito final, ni usar aparatos especiales.
Por esto la Memoria Flash se ha convertido en poco tiempo en una de las más
populares tecnologías de almacenamiento de datos. Es más flexible que un diskette y
puede almacenar hasta gigabytes de información. Es mucho más rápida que un disco
duro, y a diferencia de la memoria RAM, la Memoria Flash puede retener datos aun
cuando el equipo se ha apagado.
EJEMPLO DE MEMORIA FLASH - 27F256
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
Características Técnicas
Referencia
28F256
Tipo
FLASH EEPROM
Capacidad (bits)
32768 X 8
Tipo de salida
(5V) (Vp=12.5V)
Tiem pos de Acceso
90/100/120/150 ns
Encapsulado
DIL-28
La capacidad de esta
memoria es de 32K X 8 y
como memoria Flash
tiene la característica
particular de ser borrada
en un tiempo muy corto
(1 seg.). El tiempo de
programación por byte es
de 100 ns y el tiempo de
retención de la
información es de
aproximadamente 10
años
DIFERENCIA ENTRE MEMORIAS EEPROM Y EPROM FLASH
La diferencia de las memorias flash y las EEPROM reside en su velocidad: Son más
rápidas en términos de programación y borrado, aunque también necesitan de una
tensión de grabado del orden de 12 voltios.
Otra diferencia la encontramos en que en las EEPROM se puede borrar de forma
selectiva cualquier byte, mientras que en las memorias FLASH sólo admite el borrado
total de la misma.
Por otra parte esta memorias son bastante más baratas que las EEPROM, debido a
que utilizan una tecnología más sencilla y se fabrican con grandes capacidades de
almacenamiento.
Un dato puede ser significativo: el tiempo de borrado de un byte es del orden de 100
µ seg.
TABLA COMPARATIVA ENTRE MEMORIAS
MEMORIAS USADAS EN ESTA PRÁCTICA:
LA MEMORIA RAM 6116
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
CARACTERÍSTICAS
24 terminales.
fabricada con la tecnología CMOS,
Organización de la memoria: 2048 X 8
Alta velocidad: tiempo de acceso 150 nseg.
Baja potencia en estado inactivo: 10 uW
Baja potencia en estado activo: 160 mW
RAM completamente estática: No requiere reloj para su funcionamiento
Temperatura de operación: 0.75 grados centígrados
Temperatura de almacenamiento: De -55 a +125 grados centígrados.
Potencia de disipación: 1 Watts
Todas sus entradas y salidas son compatibles directamente con la tecnología TTL
Es directamente compatible con las memorias de 16K estándar, tipo RAM 6132
LA MEMORIA EPROM 2716
Microprocesadores
Configuración de terminales y símbolo lógico de la memoria estática R/W
CMOS 6116
PINS DEL CHIP
CE WE OE
A10
Bus de
direcciones
A7 1
A6 2
24 Vcc
23 A8
A5 3
A4 4
22 A9
21 WE
20 OE
A3 5
A2 6
CMOS
6116
A1 7
17 DQ7
16 DQ6
A0 8
DQ0 9
A0
CS
WE
OE
1
x
x
TRI-STATE
1
1
1
TRI-STATE
0
0
1
ENTRADA
0
1
0
SALIDA
15 DQ5
DQ1 10
DQ2 11
Vss 12
Datos
E/S
19 A10
18 CE
14 DQ4
13 DQ3
Nombre de los terminales
BUS DE DATOS
A0-A10
Entradas de
Direcciones
VCC
Potencia(+5)
CE
Chip Enable
WE
Write Enable
VSS
Ground
OE
Output Enable
DQ0-DQ7
Data In/Data Out
Carlos Canto Q.
CARACTERÍSTICAS
Tecnología CMOS de canal N.
24 terminales
Tiempo de acceso menor que 250 nseg.
Bajo consumo de potencia :
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
Disipación en estado activo: 525 mW máx.
Disipación en estado inactivo: 132 mW máx.
Fuente de alimentación de +5 Volts
Entradas y salidas compatibles con la tecnología TTL
Capacidad de colocarse en tercer estado.
Características Técnicas
Referencia
27C16B
Tipo
EPROM CMOS
Capacidad (bits)
2048 X 8
Tipo de salida
(5V) (Vp=12.75V)
Tiempos de Acceso
150/250 ns
Encapsulado
DIL-24
DESCRIPCIÓN DE LAS
TERMINALES
A0-A10: Lineas de direcciones
D0-D7: Salida de datos
(CE)' Habilitador de la pastilla
(OE)' Habilitador de salidas
PGM Condición de
programación
Vcc Voltaje de alimentación +5.0
Volts
Vss Terminal de tierra 0.0 Volts
• Vpp Voltaje de programación
• NC No conexión
OPERACIÓN DE LECTURA
Para leer la memoria, la terminal Vpp se conecta a Vcc para inhibir con esto la
programación, las entradas (OE)' y (CE)' se colocan a tierra y con estas simples
conexiones se puede leer la memoria, los datos estarán sobre las terminales D0 - D7,
quienes indican el dato direccionado por las terminales A0 - A10, cuya capacidad es
de (2K X 8), 2048 localidades de 8 bits cada una.
MODO DE PROGRAMACIÓN
Para programar la memoria se requieren las siguientes conexiones:
En la terminal 18 (CE/PGM) se debe depositar un pulso con una duración Tw = 45
mseg aproximadamente, dicho pulso podrá aplicársele con un monoestable.
La terminal 20 (OE)’ que es el habilitador de salidas se conecta a +5.0 Volts (la
alimentación).
La terminal 21 (VPP), voltaje de programación se conecta a un voltaje fijo de +25.0
Volts, la memoria normalmente cuando no esta grabada contiene "unos", por lo tanto
en la operación de grabación se procede a depositar ceros.
Se requiere un capacitor de 0.1 uF dispuesto entre +Vcc y GND para suprimir los
estados transitorios de tensión que puedan dañar al dispositivo EPROM 2716.
Se pueden programar varias EPROM 2716 en paralelo con la misma información,
debido a la simplicidad de los requerimientos de programación.
CORRELACIÓN CON TEMAS DEL PROGRAMA VIGENTE:
Con esta práctica se cubre algunos de los aspectos de la unidad I: Microprocesadores
de 8 Bits.
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 30 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO:
1 memoria EPROM 27XXX (la disponible)
1 memoria RAM 2016,6116 o la disponible
1 Push Button NA
10 resistencias de 2.2 KΩ
2 LEDS
2 resistencias de 220Ω
1 protoboard
1 Fuente de cd de 5 volts regulada
1 Analizador lógico ( o en su defecto osciloscopio multicanal)
Cámara
METODOLOGÍA (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA):
I.-Implemente el circuito mostrado en la figura de abajo en un protoboard, tomando en cuenta
la distribución planeada para la realización del sistema completo.
Microprocesadores
PRÁCTICA N° 3: LAS MEMORIAS EPROM Y RAM
Bus de Datos (D0-D7)
RESET
RESET
YYRELOJ
RELOJ
Z80
+5V
220Ω
Mem
error
220Ω
RST
CLK
½ 74LS32
MEMWR
WR
MREQ
Mem
OK
MEMRD
RD
EPROM
EPROM
2716
2716
RAM
RAM
6116
6116
WR
OE
RD
CE
CE
HALT
IORQ
A11
1/4 74LS244
A
B
A11
C
G2A
74LS14
A0-A10
A0-A10
Bus de Direcciones (A0-A15)
Manera simplificada para decodificar direcciones de memoria
Carlos Canto Q.
El Mapa de Memoria a realizar con el sistema se muestra en la siguiente figura:
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 31 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
M ic r o p r o c e s a d or e s
M A P A D E M E M O R IA P R O P U E S T O P A R A E L D E L S IS T E M A
FFFFH
SSININMMEEMMOORRIAIA
1000H
0F F F H
RRAAMM
66111166
0800H
07F F H
EEPPRROOMM
22771166
0000H
C a rlo s C a n to Q .
PRACTICA NUM. 3
CONEXIÓN DE LAS MEMORIAS EPROM
AL SISTEMA
Y RAM
BUS DE DATOS
D0-D7
BUS DE DIRECCIONES
A0-A15
A0-A10
24
A11-A15
+5V
+5V
16
A11
A12
A13
Z80
A14
A15
+5V
RD
MREQ
WR
1
2
3
4
5
6
8
VCC
Y0
Y1
Y2
Y3
74LS138 Y4
Y5
Y6
G2A
Y7
G2B
G1
GND
A
B
C
15
14
13
12
11
10
9
7
8
7
6
5
4
3
2
1
23
22
19
21
18
20
12
4
5
1
2
+5V
+5V
VCC
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
VPP
2716
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
9
10
11
13
14
15
16
17
24
8
7
6
5
4
3
2
1
23
22
19
18
20
21
CE
OE
12
GND
6
MEMRD
3
MEMW
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8
74LS32
SI A11=0
SI A11=1
SELECCIONA 2716
SELECCIONA 2016
0 0 0 0 0 X X
SELECCIÓN
DE CHIP
VCC
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
2016
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
9
10
11
13
14
15
16
17
CE
OE
WE
GND
A7 A6 A5
A4 A3
X X X X X
A2 A1
X X
A0
X X
SELECCIÓN DE LOCALIDAD
DE MEMORIA
C.CANTO
II.- Implemente un programa para generar un retardo con una duración de 1 minuto
aproximadamente ( tome el diagrama de flujo mostrado abajo, como ejemplo).
Ensamble su programa a mano usando la tabla de instrucciones del manual del Z80.
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 32 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
Una vez ensamblado cárguelo, tecleándolo en el buffer del programador de memorias
para después cargarlo en la EPROM
Coloque la EPROM programada a su sistema, no olvide desenergizarlo previamente.
M ICROPRO CESADORES
Rutina generadora de retardos
DELAY
DELAY
Cont2
Cont2ÅÅNN22
Cont1
Cont1ÅÅNN11
Cont1
Cont1ÅÅcont1-1
cont1-1
No
Cont1=0
Cont1 =0
??
si
Cont2
Cont2ÅÅcont2-1
cont2-1
No
Cont2=0
Cont2=0
??
si
Ret
Ret
Carlos Canto Q.
Ejecute el programa y compruebe la duración del retardo, con un cronómetro,
midiendo el tiempo transcurrido entre que se le aplica un RESET al Z80 y el que se
prenda el LED en la salida HALT.
III.- implemente un programa para realizar una prueba de integridad de la memoria
RAM.
Esta prueba consiste en escribir un patrón conocido (normalmente AAh, ya que consta
de 0 y 1 alternados) a cada localidad de memoria y leerla de nuevo, comparar la
lectura con el patrón previamente escrito a la memoria, si coinciden, realizar lo mismo
a la siguiente localidad, y repetir hasta que se termine con todas las localidades, si en
todos los casos lo que se lee es igual al patrón que se escribió entonces la memoria
está en buenas condiciones y se debe prender el LED en HALT’.
Si al hacer la lectura de alguna localidad no coincide con el patrón escrito, nos
indica que la memoria está dañada y se debe prender el LED en IORQ’ (basarse en el
diagrama de flujo mostrado abajo).
Como lo más probable es que la memoria esté en buenas condiciones, se sugiere
simular una falla de la memoria, quitándole la alimentación a la RAM y después correr
el programa de nuevo y así corroborar que el programa detecta la falla de la RAM.
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 33 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
Calcule el tiempo que toma su microprocesador en hacer la prueba de la RAM
completa. Ensamble su programa a mano usando la tabla de instrucciones del
MICROPROCESADORES
Rutina para checar la memoria RAM
Ram_test
Ram_test
HLÅ
HLÅDirección
Direccióninicial
inicial
AÅpatrón
AÅpatrónde
deprueba
prueba
(HL)
(HL)ÅÅAA
AA ÅÅ(HL)
(HL)
HL
HL ÅÅHL-1
HL-1
Es
Es A=
A=
patrón
patrón de
de prueba
prueba
??
No
si
No
Es
Esúltima
última
localidad
localidadRAM
RAM
??
si
Halt
Halt
Output
Output
Carlos Canto Q.
manual del Z80.
Una vez ensamblado cárguelo, tecleándolo en el buffer del programador de memorias
para después cargarlo en la EPROM
SUGERENCIA DIDÁCTICA:
Ejercicio 1
Diseñar un banco de memorias de 32 Kbytes de RAM y 32 Kbytes de ROM para un
microprocesador Z80. Se dispone de chips de 4K *8 de RAM y de 16 K * 8 de ROM
Ejercicio 2
Construir el mapa de memoria para la decodificación implementada en la figura. ¿En
que direcciones se acceden al primer byte de cada memoria que componen los
64K?
Ejercicio 3
Diseñar la
decodificación de un
sistema que conste
de 32K de ROM y
16K de RAM.
Para la RAM se
dispone de 2 chips de
8K*8 cada uno
mientras que la ROM
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 34 -
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
es un solo chip de 32K*8. Se pretende que la RAM esté en lo más alto del mapa de
m
e
m
o
r
i
a
m
i
e
n
t
r
a
s
q
ue la ROM esté al principio. El resto del espacio de memoria deberá ser mapeado
para cada una de las posibilidades que se muestran en las figuras.
REPORTE:
I.- Llene la tabla de abajo con el programa para generar retardo.
Usando el menú de instrucciones del manual del Z80, ensamble a mano su
programa y repórtelo en la tabla, no olvide los comentarios.
II.- reporte los cálculos realizados para ajustar el tiempo de retardo a 1 minuto, así
como el tiempo real obtenido con el cronómetro.
Dirección
de
memoria
0000
Etiqueta
Mnemónico
Código de
Operación
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
0009
000A
000B
000C
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 35 -
Ciclos de
Reloj (T)
Comentarios
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
TIEMPO CALCULADO
TIEMPO CRONOMETRADO
III.- complete la tabla de abajo con el programa de prueba de la RAM , ensamblando
a mano . Reporte también el tiempo calculado para realizar la prueba de la RAM
TIEMPO CALCULADO PARA CHEQUEO COMPLETO DE LA RAM
Dirección
de
memoria
0000
0001
Etiqueta
Mnemónico
Código de
Operación
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
0009
000A
000B
000C
000D
000E
000F
0010
0011
0012
0013
0014
0015
0016
0017
0018
0019
M.C. Carlos E. Canto Quintal
- 36 -
Ciclos de
Reloj (T)
Comentarios
Laboratorio de Microprocesadores
Las memorias
BIBLIOGRAFÍA:
•
•
Manual de Zilog
Ramesh S. Gaonkar
The Z80 Microprocessor: Architecture, Interfacing, Programming,
and Design
M.C. Carlos E. Canto Quintal
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