■ AVRに 外部メモリー(S-RAM)を増設する ■


　AVRマイコンのSRAM（Static RAM）は、多く搭載されているチップでも4〜8KByte程度ですが、ATmega8515やATmega128などの一部のチップでは、ポートをバスラインに使用して、外部にSRAMを増設することができます。
　今回は、ATmega128のテストボードを試作したので、外部メモリーのテストも行ってみました。


　　 　　　２０年も前のSRAM
　　　日立 HM62256LP-12　（上）
　　　256Kbit 32KByte　アクセスタイム 120ns

　　　最近購入したSRAM
　　　EPSON SRM2B256SLMX55 （下）
　　　256Kbit 32KByte　アクセスタイム 55ns


回路の概要
　
１．電源電圧
　
　・AVR、SRAM共に、５V電圧で動作させます。
　・３.３Vなどの電圧では、アクセスタイムが倍近く必要になりますから、注意して下さい。

２．ALE信号　（Address Latch Enable）
　
　・64KByteのメモリー空間をアクセスするには、アドレスバス16本とデータバス8本、制御信号
　　（/RD・/WR）2本の、合計26個のポートが必要になりますが、ポートピンの節約のため、
　　下位アドレス8本とデータ8本が、時間差で同一のポートから入出力されます。
 
　・この複合信号を、再度分離するために、8ビットのラッチICが必要になります。
 
　・テストボードでは、AVRのクロックに16MHzを使用しているので、タイミングを考慮すると、高速の
　　ラッチICが必要になり、C-MOSのTC74AC573P（または同等品）を選択しました。

３．SRAM（Static RAM）の選定
　
　・メモリーを選択する際に、重要になるのはアクセスタイムです。
 
　・これは、メモリーのチップイネーブル信号が有効になる、またはアドレスが変化した時点から、
　　メモリーがデータを準備できるまでの時間です。
　　　（/OE信号からのアクセスタイムも設定があります）
　　　（書き込み時は、タイミングが多少変わります）
 
　・下記に、ATmega128を、クロック16MHz、電源電圧５Vで使用する場合の、外部メモリー・アクセス
　　タイミングを示します。

　　

　・AVRのレジスタ設定で、WAIT（待ち時間）を入れることができるので、アクセスタイムの遅い
　　メモリーも使用が可能です。
 
　・これにより、今回用意したEPSON SRM2B256SLMX55（アクセスタイム55ns）は、WAITを1つ
　　入れる事で使用できます。
 
　・日立のHM62256LP-12は、アクセスタイムが120nsなので、２つのWAITが必要になります。

４．シリアル インターフェイス（RS-232C)回路
　
　・メモリーテストの結果などを表示するために、ターミナル入出力として使用します。
　・ATmega128は、ISPポートとUSART0ポートが同じなので、プログラム書き込み時の衝突を避ける
　　ため、74HC126が入っています。
　・電源電圧が５V単一なので、定番のMAX3232でレベル変換を行っています。
　・パソコンとの接続は、RS-232C メス-メス クロスケーブルを使用します。
　
　
ソフトウェアについて
　
　・外部メモリーのアドレス空間は、バンク機能を使用しない場合で、64KByte（$0000〜$FFFF）です。
 
　・使用したSRAMは32KByteなので、アドレスは$0000〜$7FFFが標準となりますが、AVRのレジスタ
　　および内蔵SRAMが、$0000〜$10FF番地を使用するため、外部メモリーは$1100〜$７ＦFF番地と
　　なってしまいます。
 
　・この重なった部分のメモリーも使用可能にするため、このボードでは、メモリーの/CS端子を、
　　アドレス最上位のA15に接続せずに、GNDに接続してあります。
 
　・これにより、外部メモリーは、$0000〜$7FFFと同じ内容が、$8000〜$FFFF番地にも見えるように
　　なり、外部メモリーの有効なアドレスは$1100〜$90FFで、32KByteすべてを使用することができ
　　ます。
 
　・外部SRAMへのアクセスは、内部SRAMに比べて、１クロック分余分に時間がかかりますので、
　　スタックは、内部SRAMに配置する方が、プログラムの実行速度が上がります。
　　（外部SRAMにWAITを使用する場合は、さらに遅くなります）

　・下記に、BASICの簡単なメモリーテストプログラムを掲載しておきます。
　・SRAMのアクセスタイムに合わせて、ウェイトも変更できます。
 
　・RS-232Cターミナルの設定は、使用するモニターに合わせて、プログラム内 または BASCOMの
　　オプション設定で、通信速度などを設定して下さい。
　
　・BASCOM-AVRの外部メモリーに関する命令文は、下記を参照して下さい。
　
CONFIG XRAM 外部メモリー(XRAM)へのアクセス状態と、ウェイト・ステートを設定します。
$XRAMSIZE 外部メモリー(XRAM)の、メモリー容量を指定します。
$XRAMSTART 外部メモリー(XRAM)の、スタートアドレスを指定します。


　
回 路 図 　GIF版　Am128Tcir.gif　(271KB) 　PDF版　Am128Tcir.pdf　(217KB)

部品配置図 　GIF版　Am128Tpcb.gif　(190KB)
　　　注意！ この図面を使用した、いかなる損害にも責任を負いません。　
プログラム 　テキスト形式 ソースファイル 　ExRAMtest.TXT　(4KB)
　ＢＡＳＣＯＭ-ＡＶＲ用 ソースファイル 　ExRAMtest.bas　(4KB)
　インテルHEX形式 オブジェクトファイル 　ExRAMtest.HEX　(5KB)



 
AVR・RAM 実装状態
 
メイン基板 部品面
 
メイン基板 ハンダ面


AVRマイコン ATmega128の、ヒューズ ビット書き換え
　
・ATmega128は、工場出荷時に、ヒューズ ビットが下記の様になっていますので、変更が必要です。
 
　○ クロック＝内蔵RC発振器
　○ JTAGインターフェイスが許可。
　○ 発振器出力振幅（小）
　○ ATmega103互換動作モード。

下記ページの書き換え方法 「６．」を、以下の様に変更して、ヒューズ ビットの書き換えを行います。

　　　　ヒューズ ビット書き換え

　　　[ Fusebit98DCBA ] の右欄 [ 100001:Int. RC Osc. 1 MHz; Start-up time:
　　　6 CK + 64 ms; [CKSEL=0001 SUT=10]; default value ] をクリックすると、
　　　右側にプルダウンメニューが現れますから、
　　　[ 111111:Ext. Crystal/Resonator High Freq.; Start-up time: 16K CK + 64 ms;
　　 [CKSEL=1111 SUT=11] ] を選択します。
　
　　　[ Fusebit High F ] の右欄 [ 0:Enable JTAG ] をクリックすると、右側にプルダウン
　　　メニューが現れますから、[ 1:Disable JTAG ] を選択します。
　
　　　[ Fusebit High H ] の右欄 [ 1:osc 1 ] をクリックすると、右側にプルダウンメニューが
　　　現れますから、[ 0:osc 0 ] を選択します。
　
　　　[ Fusebit Extended P ] の右欄 [ 0:ATMEGA103 compatibility mode set ] を
　　　クリックすると、右側にプルダウンメニューが現れますから、
　　　 [ 1:ATMEGA128 mode ] を選択します。


○パーツの参考資料
　・基板　　「秋月電子通商」　片面ガラスエポキシ･ユニバーサル基板 Ｂタイプ (95x72mm)
　・QFP IC変換基板　　「サンハヤト」　　QFP-83
　・SOP IC変換基板　　「サンハヤト」　　ICB-010


　　 電子工作の部屋 Top へ 前のページへ戻る