Co to jest SRAM? Wskazówki dotyczące projektowania PCB i jak zapobiegać utracie danych

SRAM traci swoje dane, gdy zasilanie zostanie odłączone.

Jednym z najlepszych wynalazków w oprogramowaniu do edycji jest funkcja automatycznego zapisywania, która zapobiega uderzeniu Prawa Murphy'ego w najgorszym możliwym momencie. Dekady temu, niemal płakałem, gdy kilka stron ważnego zadania uniwersyteckiego zostało dosłownie wymazanych, ponieważ brak funkcji automatycznego zapisywania był pogorszony przez moją niechęć do naciśnięcia przycisku „Zapisz”.

W elektronice ryzykujesz utratą całych danych przechowywanych w Pamięci Statycznej Dostępu Swobodnego (SRAM), jeśli zdajesz sobie sprawę z wyzwań podczas projektowania z użyciem SRAM. Może to powodować nieprzewidywalne działanie sprzętu, szczególnie jeśli SRAM przechowuje kluczowe zmienne.

Co to jest SRAM i jak działa?

Pamięć SRAM to pamięć nieulotna, która jest powszechnie używana w projektowaniu systemów wbudowanych. Przechowuje informacje w bitach logicznych i zachowuje wartość, dopóki jest zasilana napięciem roboczym. Gdy zasilanie zostanie odłączone, cały SRAM zostanie zresetowany do swojej wartości domyślnej, zazwyczaj równoważnej logicznym 1.

Wewnętrze SRAM jest zbudowane z wielu komórek. Komórki zawierają przerzutniki bistabilne, które są kontrolowane przez parę tranzystorów. Gdy informacje są przechowywane pod konkretnymi adresami, niektóre z przerzutników są zatrzaskiwane odpowiednio, aby reprezentować cyfrową wartość danych.

Pomimo że SRAM nie jest w stanie zachować informacji po wyłączeniu zasilania, jest regularnie używany w projektach wymagających dodatkowej pamięci roboczej. W porównaniu do innych lotnych komponentów pamięciowych, takich jak Flash i EEPROM, SRAM ma znikomy czas dostępu do odczytu, a dane mogą być zapisywane pod losowymi adresami pamięci.

Podobnie jak inne komponenty elektroniczne, SRAM przeszedł przez lata udoskonalenia. Minęły czasy, gdy SRAM był dużym komponentem z ponad 40 pinami, a równoległy magistrala adresowa była jeszcze popularnym interfejsem. Dzisiejsi producenci pamięci produkują SRAM z interfejsami szeregowymi, takimi jak SPI i I2C, drastycznie redukując formę do zaledwie 8 pinów.

Najważniejsze kwestie przy projektowaniu z użyciem SRAM

Poświęcenie dodatkowej uwagi projektowi SRAM może zrobić dużą różnicę.

Projektowanie z użyciem SRAM może wydawać się prostym zadaniem. W końcu co może być tak trudnego w projektowaniu z użyciem układu pamięci o niskiej liczbie wyprowadzeń? Cóż, doświadczenie nauczyło mnie, że wiele rzeczy może pójść nie tak. Od wyboru części po problemy po produkcji, można napotkać znaczną liczbę problemów. Oto kilka wskazówek, które mogą pomóc początkującym projektantom PCB:

Pojemność pamięci

Czy powinieneś wybrać SRAM o największej pojemności? Czy wybrać taki, który pasuje do wymagań projektu? To pytanie, które bardziej martwi programistów firmware niż projektantów sprzętu. Producenci pamięci zazwyczaj wprowadzają na rynek SRAM o różnych pojemnościach w tej samej obudowie fizycznej. Oznacza to, że nie musisz zmieniać swojego projektu, gdy zmienia się wybór pojemności pamięci.

Typ interfejsu

Najpopularniejszymi interfejsami używanymi przez SRAM są SPI i I2C. SPI wymaga czterech fizycznych wyprowadzeń do zapisywania i odczytywania danych, podczas gdy I2C wymaga tylko dwóch fizycznych połączeń danych. Ogólnie rzecz biorąc, SPI oferuje szybszy dostęp, ale wymaga indywidualnego sygnału sterującego dla każdego pojedynczego układu scalonego na magistrali SPI. I2C jest idealne, gdy masz wiele układów pamięci podłączonych do mikrokontrolera, ponieważ wymaga tylko sygnału danych i zegara.

Kondensator odsprzęgający

Z innowacyjnymi pamięciami nieulotnymi, takimi jak Flash i FRAM, mało prawdopodobne jest, abyś projektował SRAM zasilany z baterii. Chociaż z pewnością ułatwia to projektowanie SRAM, nie oznacza to, że możesz zignorować znaczenie stabilnego zasilania. Zawsze upewnij się, że kondensator sprzęgający jest umieszczony jak najbliżej pinu Vcc SRAM. Ostatnią rzeczą, jakiej chcesz, jest uszkodzenie danych z powodu niestabilności zasilania. Kondensator sprzęgający pomaga również zapobiegać problemom z odbiciem masy.

Ścieżki sygnałowe

Przestrzegaj najlepszych praktyk PCB, aby utrzymać integralność danych.

Niezależnie od tego, czy używasz SPI, I2C, czy równoległego SRAM, będziesz chciał upewnić się, że żadne problemy z opóźnieniem propagacji nie uszkodzą danych podczas ich zapisywania lub odczytu. Oznacza to, że zastosowanie są zwykłe najlepsze praktyki: prowadź sygnały danych równolegle do siebie i z dala od innych ścieżek o wysokiej częstotliwości.

Płaszczyzna masy

Obszerna płaszczyzna masy pod SRAM może pomóc zwiększyć stabilność komponentu. Może również pomóc zapobiec wpływowi zakłóceń elektromagnetycznych z zewnętrznego źródła na SRAM. Łatwo możesz umieścić solidną płaszczyznę masy, używając narzędzia poligonowego z Altium.

Korzystanie z oprogramowania do układania PCB takiego jak Altium Designer^® pomaga w płynnym trasowaniu, zapobiega utracie danych i unika niepotrzebnych problemów, takich jak niestabilność czy zakłócenia. Jeśli potrzebujesz więcej przydatnych wskazówek dotyczących SRAM w projekcie PCB, skontaktuj się dzisiaj z ekspertem Altium.