Qu'est-ce que la SRAM ? Conseils de conception de PCB et comment prévenir la perte de données

La SRAM perd ses données lorsque l'alimentation est coupée.

L'une des meilleures inventions dans les logiciels d'édition est la fonctionnalité d'enregistrement automatique, qui empêche la loi de Murphy de frapper au pire moment. Il y a des décennies, j'ai failli pleurer lorsque plusieurs pages d'un devoir universitaire important ont été littéralement effacées, car l'absence de la fonctionnalité d'enregistrement automatique était aggravée par ma réticence à appuyer sur le bouton « Enregistrer ».

En électronique, vous risquez de perdre toutes les données stockées dans une Mémoire Statique à Accès Aléatoire (SRAM), si vous êtes conscient des défis lors de la conception avec une SRAM. Cela peut causer des opérations imprévisibles du matériel, surtout si la SRAM stocke des variables critiques.

Qu'est-ce que la SRAM et comment fonctionne-t-elle ?

La SRAM est une mémoire non volatile couramment utilisée dans la conception de systèmes embarqués. Elle stocke les informations sous forme de bits logiques et conserve la valeur tant qu'elle est alimentée par une tension de fonctionnement. Une fois l'alimentation coupée, l'ensemble de la SRAM sera réinitialisé à sa valeur par défaut, généralement équivalente à des 1 logiques.

L'intérieur d'une SRAM est construit par plusieurs cellules. Les cellules contiennent des bascules bistables qui sont contrôlées par une paire de transistors. Lorsque des informations sont stockées dans des adresses spécifiques, certaines des bascules seront verrouillées en conséquence pour représenter la valeur numérique des données.

Malgré l'incapacité de la SRAM à conserver les informations lorsqu'elle est hors tension, elle est régulièrement utilisée dans des conceptions nécessitant une mémoire de travail supplémentaire. Comparée à d'autres composants de mémoire volatile comme le Flash et l'EEPROM, la SRAM a un temps d'accès en lecture négligeable et les données peuvent être écrites sur des adresses mémoire aléatoires.

Comme avec d'autres composants électroniques, la SRAM a subi des améliorations au fil des ans. Les jours où la SRAM était un composant massif avec plus de 40 broches et un bus d'adresse parallèle était encore une interface populaire sont révolus. Les fabricants de mémoire d'aujourd'hui produisent de la SRAM avec des interfaces sérielles comme SPI et I2C, réduisant considérablement le facteur de forme jusqu'à aussi peu que 8 broches.

Principales considérations lors de la conception avec une SRAM

Donner à votre conception SRAM une réflexion supplémentaire pourrait faire une grande différence.

Concevoir avec une SRAM peut sembler être une tâche simple. Après tout, qu'est-ce qui pourrait être si difficile dans la conception avec une puce mémoire à faible nombre de broches ? Eh bien, l'expérience m'a appris que de nombreuses choses peuvent, en fait, mal tourner. De la sélection des composants aux problèmes de post-production, un nombre considérable de problèmes peuvent être rencontrés. Voici quelques conseils pour aider les concepteurs de PCB de niveau débutant :

Capacité de la mémoire

Devriez-vous choisir la SRAM avec la plus haute capacité ? Ou en choisir une qui correspond aux exigences du projet ? C'est une question qui préoccupe davantage les développeurs de firmware que les concepteurs matériels. Les fabricants de mémoire introduisent généralement des SRAM de différentes capacités dans le même boîtier physique. Cela signifie que vous n'avez pas besoin de modifier votre conception lorsque le choix de la capacité de mémoire change.

Type d'interface

Les interfaces les plus populaires utilisées par les SRAM sont SPI et I2C. SPI nécessite quatre broches physiques pour écrire et lire des données tandis que I2C n'en nécessite que deux pour les connexions de données physiques. Généralement, SPI offre un accès plus rapide mais nécessite un signal de contrôle individuel pour chaque CI sur le bus SPI. I2C est idéal lorsque vous avez plusieurs puces mémoire connectées au microcontrôleur car il ne nécessite qu'un signal de données et d'horloge.

Condensateur de découplage

Avec des mémoires non volatiles innovantes comme Flash et FRAM, il est peu probable que vous conceviez une SRAM avec sauvegarde par batterie. Bien que cela rende certainement la conception de SRAM plus facile, cela ne signifie pas que vous pouvez négliger l'importance d'une alimentation stable. Assurez-vous toujours qu'un condensateur de découplage est placé aussi près que possible de la broche Vcc de la SRAM. La dernière chose que vous souhaitez est une corruption des données due à une instabilité de puissance. Un condensateur de découplage aide également à prévenir les problèmes de rebond de masse.

Traces de Signal

Suivez les meilleures pratiques de PCB pour maintenir l'intégrité des données.

Que vous utilisiez un SPI, I2C ou une SRAM parallèle, vous voudrez vous assurer qu'aucun problème de délai de propagation ne corrompt les données pendant qu'elles sont écrites ou lues. Cela signifie que les meilleures pratiques habituelles s'appliquent : routez les signaux de données parallèlement les uns aux autres et loin des autres traces à haute fréquence.

Plan de Masse

Une zone généreuse de plan de masse sous la SRAM peut aider à augmenter la stabilité du composant. Cela peut également aider à prévenir l'interférence électromagnétique provenant d'une source externe affectant la SRAM. Vous pouvez facilement placer un plan de masse solide avec l'outil polygone d'Altium.

Utiliser un logiciel de disposition de PCB comme Altium Designer^® vous aide à router de manière fluide, à prévenir la perte de données et à éviter des problèmes inutiles tels que l'instabilité ou les interférences. Si vous avez besoin de conseils supplémentaires concernant le SRAM dans votre conception de PCB, parlez à un expert Altium dès aujourd'hui.