EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
EEPROM to rodzaj pamięci nieulotnej, którą można programować i kasować elektrycznie, bez konieczności wyjmowania jej z układu. W praktyce oznacza to, że dane zapisane w tej pamięci pozostają zachowane nawet po odłączeniu zasilania, a zmiany w zawartości można wprowadzać wielokrotnie dzięki impulsom elektrycznym. Dziś wyjaśnię, jak działa EEPROM, jakie ma zastosowania oraz dlaczego w wielu systemach elektronicznych jest tak ważny.
Budowa i zasada działania EEPROM
Pamięć EEPROM składa się z komórek pamięci opartych na tranzystorach MOSFET z pływającą bramką (floating gate). Ta pływająca bramka jest odizolowana izolacją dielektryczną, dzięki czemu zgromadzony na niej ładunek elektryczny pozostaje nawet po odłączeniu zasilania. Zmiana stanu komórki polega na wprowadzeniu ładunku elektrycznego lub jego usunięciu z pływającej bramki przy pomocy odpowiednich impulsów wysokiego napięcia.
Programowanie i kasowanie EEPROM
W odróżnieniu od klasycznych pamięci PROM, które można zaprogramować tylko raz, EEPROM można kasować i ponownie zapisywać wiele razy. Kasowanie jest realizowane elektrycznie, zwykle przez przyłożenie wysokiego napięcia do określonych pinów układu. Procedura ta jest wolniejsza niż w pamięciach RAM, ale zapewnia trwałość danych na długie lata.
Zalety i ograniczenia EEPROM
- Nieulotność danych nawet po zaniku zasilania
- Możliwość elektrycznego kasowania i ponownego zapisu bez wyjmowania układu
- Wysoka trwałość – typowo do 100 000 cykli zapisu
- Wolniejszy czas dostępu i programowania w porównaniu do pamięci RAM
- Ograniczona liczba cykli zapisu – choć duża, to jednak nie nieograniczona
Zastosowania EEPROM
EEPROM jest szeroko wykorzystywana w elektronice przemysłowej, komputerach, urządzeniach przenośnych, a także w mikrokontrolerach, gdzie służy do przechowywania danych konfiguracyjnych, ustawień użytkownika czy informacji kalibracyjnych. Przykładowo, w mikrokontrolerach popularnych serii Atmel AVR, pamięć EEPROM pozwala na trwałe zachowanie danych po wyłączeniu urządzenia.
EEPROM w systemach embedded i mikroprocesorowych
W systemach embedded, gdzie ograniczona jest przestrzeń i konieczne jest zachowanie danych bez baterii podtrzymującej, EEPROM stanowi podstawę do przechowywania firmware’u, parametrów i logów. W przeciwieństwie do pamięci Flash, EEPROM umożliwia modyfikację pojedynczych bajtów danych, co jest bardzo wygodne przy częstych, drobnych zmianach.
Techniczne aspekty i parametry
| Parametr | Typowa wartość |
|---|---|
| Rozmiar pamięci | Od kilkuset bajtów do kilku megabajtów |
| Czas zapisu | Od 1 ms do kilku ms na bajt |
| Czas odczytu | Rząd mikrosekund |
| Liczba cykli zapisu/kasowania | Do około 100 000 |
| Typowe napięcie programowania | 5V lub niższe w nowoczesnych układach |
W systemach, gdzie potrzebna jest szybsza pamięć z większą pojemnością, stosuje się pamięć Flash, która jednak działa na podobnej zasadzie fizycznej. Warto zatem rozróżnić EEPROM od Flash, bo mimo podobieństw mają różne zastosowania i parametry pracy. Wczoraj omawialiśmy pamięci RAM i ich szybkość dostępu, a teraz widzimy, jak EEPROM łączy trwałość danych z możliwością ich zmiany bez konieczności zasilania.
