Proširenje Mémoire Pour BeagleBone crno: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Je vous présenter dans cet instructable un de mes projet qui consistait à piloter des mémoires de différents types afin de pouvoir tester leur fonctionnement dans des conditions spatiales (enceinte radiative) et de trouver le taux d'erreurs engendré par cet Environnement pour chaque type. Vous pouvez aussi utiliser les données de ce projet pour étendre la mémoire de votre BeagleBone, créer une clé USB ou simplement pour étudier leur fonctionnement.

Korak 1: Quelques Types De Mémoires

Voici une listen excluseful des différents types de mémoires utilisés dans ce projet avec leurs avantage et inconvénients:

Premier tip de mémoire: la mémoire SRAM

La mémoire vive statique (ili statička memorija sa slučajnim pristupom) jedna je od vrste memorijske vive utilisant des bascules pour mémoriser les données. Contrairement à la mémoire dynamique, son contenu n’a pas besoin d’être rafraîchit périodiquement. Elle reste cependant volatile: elle ne peut se passer d'alimentation sous peine de voir ses information effacées irémédiablement!

Prednosti: - la SRAM est rapide (temps d'accès 6 à 25 ns) - peu coûteuse (4 €/Mo). Nepovoljni: - besoin d'être alimenté en permanentnost pour ne pas perdre ses données, aussi ce type de mémoire impopose d'ajouter à notre carte mémoire un moyen de l'alimenter en permanentnost. Le moyen trouvé est d’ajouter un super condensateur Cellergy pouvant alimenter la mémoire privjesak une journée.

Deuxième type de mémoire: la mémoire MRAM

La mémoire vive statique magnétique (Magnetska memorija sa slučajnim pristupom) stocke les données sans avoir besoin d’être alimentée. Le changement d'état se fait en changeant l’orientation polaire des électrons (par effet tunel notamment). Elle est très résistante aux radiations et aux hautes températures. Prednosti:- la non-volatilité des information. - inusabilité, puis ce qu’aucun mouvement électrique n'est angagé (izdržljivost de 10^16 ciklusa predavanje /écriture!). - la consommation électrique est théoriquement moindre puisqu'il n'y a pas de perte thermique due à la résistance des matériaux aux mouvements des électrons. - temps d’accès de 10 nanosekundi. - les débits sont de l'ordre du gigabit par seconde. - une excellente résistance aux radiations, omniprésentes dans un milieu spatial. Inconvénients: - coûteuse (~ 35 €/Mo) car encore en phase de développement (commercialization de masse du produit prévue en 2018!) mais on peut s'en nabavljač chez Digikey commercialisé sous la marque Everspin.- capacité de stockage est très limitée due aux champs magnétiques qui risquent de perturber les cellules voisines si elles sont trop proches les unes des autres.

Troisième type de mémoire: la mémoire FRAM

La mémoireFRAM (Ferroelectric Random Access Memory) je jedna vrsta memorijske jedinice koja nije volatilna na bis u skladu s podacima o razvoju i razvoju.

Elle est similaire à la mémoire DRAM à laquelle on ajouté une couche ferro-électrique pour obtenir la non volatilité. Svibnja 2011, Texas Instruments lance premier microcontrôleur à mémoire FRAM.

Leur utilization est destinée au SSD (Solid State Drive), započnite s izdavanjem autoriziranih memorijskih jedinica bez hlapljivih tvari, bez dodataka bez energije za energetske konzervatore. Prednosti: - une plus faible consommation d’électricité. - une plus grande rapidité de predavanje i d'écriture (temps d'accès de 100 nanosekundi contre 1 mikrosekunda za la mémoire flash). - la mogućnost d'être effacée et réccrite un bien plus grand nombre de fois (izdržljivost 10^14 ciklusa predavanja/écritures). Nepovoljni elementi: - des kapacités de stockage plus limitées - un coût de fabrication plus élevé, ~ 30 €/mjesec

Les deux grandes familles de mémoires: Série (fotografija 1) et parallèle (fotografija 2)

Série: les mémoires séries ont pour avantage de permettre un gain de place et de garder la même configuration selon les modèles d'où leur facilité d'intégration. Cependant ces mémoires ne sont pas très rapide car la trame entière (type d'opération, adresse, données …) doit être reçue avant d’enregistrer ou accéder à la donnée. Tipka vitesse d’accès allant de 5 à 20MHz on à au mieux accès aux bits de données que tous les (1/(20*10⁶)) sec soit 50 ns par bitova (50ns*8 = 400ns za 8 bita). Ce type de mémoire est donc utilisé lorsque le temps d’accès aux données à peu d'importance comme lors du chargement d'un BIOS dans certaines cartes de type FPGA.

Parallèle: Les mémoires parallèles sont très utilisées dans tous les domaines allant de la RAM for ordinateur à la clé USB. Ce type de mémoire est beaucoup plus rapide que la mémoire SPI car en un coup d'horloge il permet d'accéder aux information, nous sommes donc able de récupérer en quelques ms tout le contenu de la mémoire de 1Mo. L'inconvénient est sa težkoé à intégrer car les nombreux pins diffèrent d'un modèle à l'autre et la taille du boîtier est plus grande.

Pour accéder à plusieurs en mémoire en même temps nous devons jouer sur les pins de chip enable (CE) des mémoires afin d'indiquer à laquelle nous voulons accéder (voir schéma). Le schéma est valable pour les deux types de mémoires seul change le moyen d’accès aux données et adresa.

Korak 2: Memorijski serijski FRAM SPI

Câblage de la BeagleBone à la mémoire: Reliés au 3.3V: VDD, HOLD, WP A la masse: VSS MISO relié à SO MOSI relié à SI CS relié à CS

Napomena: L'avantage de ce type de mémoire SPI est que, peu importe le modèle ou la marque du fabricant de semi-conducteurs, la configuration du boîtier reste la même ce qui n'est pas le cas des autres types of mémoires comme les mémoires parallèles. De plus les datasheet de ces différentes mémoires indiquent que toutes fonctionnent de la même manière. Ainsi il est possible de commuter des mémoires de différents modèles sans avoir à programer de nouveaux algorithms.

Les pins HOLD et WP sont reliés au 3.3V: si cela empêche l’utilisateur d’utiliser ces fonctionnalités, cela permet de faciliter la programmation. Cependant ces fonctionnalités auraient été utiles si l’on avait plusieurs mémoires SPI à piloter!

Afin de piloter la mémoire il faut d’abord étudier sa fiche tehnika disponible à l’adresse suivante:

Cette fiche tehnika indique les différents cycles nécessaires pour lire et écrire dans la mémoire et ainsi réaliser un program permettant de les piloter.

Korak 3: Ciklusi Serijski FRAM

Napajanje:

Avant d'écrire dans la mémoire il faut envoyer une trame d'accès à L'écriture (WREN) 0000 0110 (0x06h) (Voir figure 5) Analizirajte de la trame d'écriture izaslanika po MOSI de la Beaglebone à SI (Voir lik 9)

- 8 premiers bitova, Op -code de l'écriture (READ): 0000 0011 (0x03h) - 16 bits adresse, même si cette mémoire n'en razmotrite que 11 car il s'agit d'une mémoire de 16Kb ((2 ^11)*8bit) il faut envoyer 16 bits car cela permettra de pouvoir aussi piloter des mémoires 64Kb. - 8 bitova za données. Predavanje:

Analizirajte de la trame de izaslanika predavanja za MOSI de la Beaglebone à SI: (Voir broj 10)- 8 premijernih bitova, Op-kod de la predavanja (WRITE): 0000 0010 (0x02h)- 16 bitova adresa Analyse de la trame de predavanje izaslanik za SO à MISO de la Beaglebone: - 8 bitova za données

Korak 4: Pilot šifriranja La Mémoire FRAM

Pour compiler ce program en langage C: $ gcc programme_spi.c –o spiPour utiliser ce program: $./spi add1 add2 podatkovni način

Add1 (MSB) et Add2 (LSB) korespondentni chacun à 8 bits de donnée, podaci odgovaraju à 8 bits de données à ecrire (metre 0 si predavanje) Mode odgovaraju à l’écriture (= 2) ili predavanje (= 1).

Primjer upotrebe:./spi 150 14 210 2 écrit à l’adresse 16 bita 150 14 (0x96h, 0x0Eh) la donnée 210 (0xD2).

./spi 150 14 0 1 lit à l'adresse150 14 (0x96h, 0x0Eh)

Korak 5: Mémoire Parralèle

U tijeku je projekcija j'ai upotrebe la mémoire SRAM ALLIANCE AS6C1008 128Kb * 8 bita (voir shema)

Konfiguracija za boitier: 17 Adrese: A0-A16 8 Podaci: D0-D7 2 Omogućen čip: CE#-CE2 2 Zapisivanje i izlaz omogućeno: WE#-OE#2 VCC (3,3 V), VSS (GND) 1 bez povezivanja: NC

Napomena: La disposition des pins varie grandement d'un modèle à un autre ainsi que les temps de predavanje / écriture

Pour le câblage à la BeagleBone voir schéma (Un réel plaisir à débugger où lorsque l'on à mal câblé!)

Pažnja: Vous demandez sans doute pourquoi j'ai sauté certains GPIO dans les lignes d'adresses et data, c'est tout simplement que ces GPIO sont alloués à l'EMMC présent sur la BBB et que malgré mes recherches je n'ai jamais réussi à utiliser correctement (me faisant perdre au passage 2 semaines car je pensais la mémoire défectueuse alors que certains GPIO ne fonctionnaient simplement pas!)

Afin de piloter la mémoire il faut d’abord étudier sa fiche tehnika raspoloživa à l’adressesuivante:

Cette fiche tehnika indique les différents cycles nécessaires pour lire et écrire dans la mémoire et ainsi réaliser notre program. Afin d’écrire dans la mémoire il faut respecter le cycle nametanje par les constructeurs, qui sont tous les mêmes pour chacune des mémoires utilisées. Ainsi n'importe quelle mémoire 64Kb peut fonctionner avec notre program (si correctement câblé:)) Cependant les temps entre les cycles peuvent varier d'une mémoire à une autre, le cycle le plus long (100ns) des mémoires utilisées étant retenu car s'adaptera à toutes les mémoires. Ainsi les temps d’écriture et predavanje minimums annoncés par les constructeurs ne seront jamais atteints car impoposés par la mémoire la plus lente. La durée des cycles est définie dans le code. Le seul moyen d’aller d’atteindre la vitesse maximale et de programmer les cycles pour une mémoire en particulier avec les temps minimaux. Le cycle d’écriture revient à modifier l’état des GPIOs. La base du code est celle qui permet de faire clignoter une LED en ajoutant des temporisations precizes odgovarajuća aux durées des cycles imposées par le constructeur. En Effet l’action de faire clignoter une LED odgovaraju à la création de cycles d’état haut et bas pour les GPIOs.

Le cycle de predavanje quant à lui consiste en la récupération de l’état des GPIO, comme pour détecter l’état d’un bouton poussoir.

Korak 6: Ciklusi Mémoire Parralèle

Bicikl (slika 1, 2 na voiru):

Pour écrire dans la mémoire il suffit de mettre les pins d'adresse aux valeurs souhaitées puis d'activer les entrées chip enable CE à l'état haut et l'instruction Write enable WE. Une fois cela effectuer mettre les pins des données aux valeurs souhaitées et le tour est joué (Mais pozornost tout de même à bien respecter les temporisations! ~ 100ns)

Ciklus predavanja (slika 3, 4):

Pour écrire dans la mémoire il suffit de mettre les pins d'adresse aux valeurs souhaitées puis d'activer les entrées chip enable CE à l'état haut et l'instruction Output enable OE. Une fois cela effectué on récupère sur les entrée GPIO de la BeagleBone les valeurs se trouvant à cette adresse.

Korak 7: Pilotant koda La Memoire Parraléle

Ce kod permet de piloter 2 mémoire parallèles indépendamment l'une de l'autre et s'utilise comme ceci:

kompilacija: $ gcc -lm programme_memoire.c -o memoare

$./memorija dodaj 1 dodaj 2 data1 data2 način rada slot1 utor2

način rada: 1 predavanje, 2 predmeta

Le code étant créer pour piloter deux mémoires il y a deux "slots", metrate à 1 pour utiliser.

Primjer: $./Memoari 120 140 20 210 2 1 0

écrit à l'adresse 120 140 (heksadecimalni 16 bita) les données 20 210 sur la mémoire sur le slot 1.

Npr.: $./Memoari 120 140 0 0 1 1 1

lit à l'adresse 120 140 les données sur la mémoire du slot 1 et 2.

Korak 8: Podržite Pour Mémoires

Je vous fournit dans les photos les PCB de support mémoire sur lequel vous pourrez vous inspirer pour vos réalisations. Si vous voulez réaliser un système de mémoire izmjenjivi comme moi veillez bien à câbler correctement vos mémoires en utilisant toujours le même ordre pour les pins.

Si vous avez des questions remarques n'hésitez pas tout avis est le bienvenu, en espérant vous avoir aidé!