Что такое SRAM? Советы по дизайну печатных плат и как предотвратить потерю данных

SRAM теряет свои данные при отключении питания.

Одним из лучших изобретений в программном обеспечении для редактирования является функция автосохранения, которая предотвращает наступление закона Мерфи в самый неподходящий момент. Десятилетия назад я чуть не заплакал, когда несколько страниц важного университетского задания буквально исчезли, так как отсутствие функции автосохранения усугублялось моей неохотой нажимать кнопку «Сохранить».

В электронике вы рискуете потерять все данные, хранящиеся в статическом оперативном памяти (SRAM), если вы знаете о проблемах при проектировании с использованием SRAM. Это может вызвать непредсказуемую работу аппаратуры, особенно если SRAM хранит критически важные переменные.

Что такое SRAM и как это работает?

SRAM является неволатильной памятью, которая обычно используется в проектировании встроенных систем. Она хранит информацию в логических битах и сохраняет значение, пока к ней подается рабочее напряжение. Как только питание отключается, весь SRAM сбрасывается до своего исходного значения, обычно эквивалентного логическим 1.

Внутренняя структура SRAM состоит из множества ячеек. Ячейки содержат двухстабильные триггеры, которые управляются парой транзисторов. Когда информация записывается по определенным адресам, некоторые из триггеров фиксируются соответствующим образом, чтобы представлять цифровое значение данных.

Несмотря на то, что SRAM не способен сохранять информацию при отключении питания, он регулярно используется в конструкциях, требующих дополнительной рабочей памяти. По сравнению с другими летучими компонентами памяти, такими как Flash и EEPROM, у SRAM практически нет времени доступа на чтение, и данные могут быть записаны по случайным адресам памяти.

Как и другие электронные компоненты, SRAM со временем улучшался. Прошли те времена, когда SRAM был массивным компонентом с более чем 40 выводами, а параллельная шина адреса все еще была популярным интерфейсом. Сегодня производители памяти выпускают SRAM с последовательными интерфейсами, такими как SPI и I2C, что значительно уменьшает форм-фактор до всего 8 выводов.

Основные аспекты при проектировании с использованием SRAM

Уделение дополнительного внимания вашему проекту с SRAM может существенно повлиять на результат.

Проектирование с использованием SRAM может показаться простой задачей. В конце концов, что может быть таким сложным в проектировании с микросхемой памяти с небольшим количеством выводов? Однако опыт научил меня, что многое может пойти не так. Начиная от выбора компонентов до проблем после производства, может возникнуть значительное количество проблем. Вот несколько советов, которые помогут начинающим разработчикам печатных плат:

Емкость памяти

Следует ли выбирать SRAM с наибольшей емкостью? Или выбрать тот, который подходит требованиям проекта? Это вопрос, который больше беспокоит разработчиков прошивок, чем конструкторов аппаратного обеспечения. Производители памяти обычно выпускают SRAM разной емкости в одном и том же физическом корпусе. Это означает, что вам не нужно изменять ваш дизайн, когда меняется выбор емкости памяти.

Тип интерфейса

Наиболее популярными интерфейсами, используемыми SRAM, являются SPI и I2C. SPI требует четыре физических вывода для записи и чтения данных, в то время как I2C требует только два физических соединения данных. В общем, SPI обеспечивает более быстрый доступ, но требует индивидуального сигнала управления для каждой микросхемы на шине SPI. I2C идеален, когда к микроконтроллеру подключено несколько микросхем памяти, поскольку он требует только сигнала данных и тактового сигнала.

Разделительный конденсатор

С инновационными неволатильными памятями, такими как Flash и FRAM, маловероятно, что вам придется разрабатывать SRAM с батарейным резервированием. Хотя это, безусловно, упрощает проектирование SRAM, это не означает, что можно игнорировать важность стабильного источника питания. Всегда убедитесь, что развязывающий конденсатор установлен как можно ближе к выводу Vcc SRAM. Последнее, чего вы хотите, - это повреждение данных из-за нестабильности питания. Развязывающий конденсатор также помогает предотвратить проблемы с подпрыгиванием земли.

Сигнальные дорожки

Следуйте лучшим практикам проектирования печатных плат для поддержания целостности данных.

Независимо от того, используете ли вы SPI, I2C или параллельный SRAM, вы захотите убедиться, что проблемы с задержкой распространения не повредят данные во время их записи или чтения. Это означает, что применяются обычные лучшие практики: маршрутизируйте сигнальные линии параллельно друг другу и подальше от других высокочастотных дорожек.

Земляная плоскость

Большая площадь земляной плоскости под SRAM может помочь увеличить стабильность компонента. Это также может помочь предотвратить воздействие электромагнитных помех от внешнего источника на SRAM. Вы легко можете разместить сплошную земляную плоскость с помощью инструмента полигона в Altium.

Использование программного обеспечения для размещения печатных плат, такого как Altium Designer^®, помогает вам без проблем проводить трассировку, предотвращать потерю данных и избегать ненужных проблем, таких как нестабильность или помехи. Если вам нужны дополнительные полезные советы по работе с SRAM в вашем проекте печатной платы, обратитесь к эксперту Altium уже сегодня.