存儲器的類型將決定整個嵌入式系統(tǒng)的操作和性能，因此存儲器的選擇是一個非常重要的決策。

無論系統(tǒng)是采用電池供電還是由市電供電，應(yīng)用需求將決定存儲器的類型(易失性或非易失性)以及使用目的(存儲代碼、數(shù)據(jù)或者兩者兼有)。另外，在選擇過程中,存儲器的尺寸和成本也是需要考慮的重要因素。對于較小的系統(tǒng)，微控制器自帶的存儲器就有可能滿足系統(tǒng)要求，而較大的系統(tǒng)可能要求增加外部存儲器。為嵌入式系統(tǒng)選擇存儲器類型時，需要考慮一些設(shè)計參數(shù)，包括微控制器的選擇、電壓范圍、電池壽命、讀寫速度、存儲器尺寸、存儲器的特性、擦除/寫入的耐久性以及系統(tǒng)總成本。

圖1列出了在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的存儲器類型。下面討論在選擇存儲器時應(yīng)遵循的基本原則。

選擇存儲器時應(yīng)遵循的基本原則

1．內(nèi)部存儲器與外部存儲器

一般情況下，當(dāng)確定了存儲程序代碼和數(shù)據(jù)所需要的存儲空間之后，設(shè)計工程師將決定是采用內(nèi)部存儲器還是外部存儲器。通常情況下，內(nèi)部存儲器的性價比最高但靈活性最低，因此設(shè)計工程師必須確定對存儲的需求將來是否會增長，以及是否有某種途徑可以升級到代碼空間更大的微控制器。基于成本考慮
，人們通常選擇能滿足應(yīng)用要求的存儲器容量最小的微控制器，因此在預(yù)測代碼規(guī)模的時候要必須特別小心，因為代碼規(guī)模增大可能要求更換微控制器。

目前市場上存在各種規(guī)模的外部存儲器器件，我們很容易通過增加存儲器來適應(yīng)代碼規(guī)模的增加。有時這意味著以封裝尺寸相同但容量更大的存儲器替代現(xiàn)有的存儲器，或者在總線上增加存儲器。即使微控制器帶有內(nèi)部存儲器，也可以通過增加外部串行EEPROM或閃存來滿足系統(tǒng)對非易失性存儲器的需求。

2．引導(dǎo)存儲器

在較大的微控制器系統(tǒng)或基于處理器的系統(tǒng)中，設(shè)計工程師可以利用引導(dǎo)代碼進行初始化。應(yīng)用本身通常決定了是否需要引導(dǎo)代碼，以及是否需要專門的引導(dǎo)存儲器。例如，如果沒有外部的尋址總線或串行引導(dǎo)接口，通常使用內(nèi)部存儲器，而不需要專門的引導(dǎo)器件。但在一些沒有內(nèi)部程序存儲器的系統(tǒng)中，初始化是操作代碼的一部分，因此所有代碼都將駐留在同一個外部程序存儲器中。某些微控制器既有內(nèi)部存儲器也有外部尋址總線，在這種情況下，引導(dǎo)代碼將駐留在內(nèi)部存儲器中，而操作代碼在外部存儲器中。這很可能是最安全的方法，因為改變操作代碼時不會出現(xiàn)意外地修改引導(dǎo)代碼。在所有情況下，引導(dǎo)存儲器都必須是非易失性存儲器。

3．配置存儲器

對于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或片上系統(tǒng)(SoC)，人們使用存儲器來存儲配置信息。這種存儲器必須是非易失性EPROM、EEPROM或閃存。大多數(shù)情況下，F(xiàn)PGA采用SPI接口，但一些較老的器件仍采用FPGA串行接口。串行EEPROM或閃存器件最為常用，EPROM用得較少。

4．程序存儲器

所有帶處理器的系統(tǒng)都采用程序存儲器，但設(shè)計工程師必須決定這個存儲器是位于處理器內(nèi)部還是外部。在做出了這個決策之后，設(shè)計工程師才能進一步確定存儲器的容量和類型。當(dāng)然有的時候，微控制器既有內(nèi)部程序存儲器也有外部尋址總線，此時設(shè)計工程師可以選擇使用它們當(dāng)中的任何一個，或者兩者都使用。這就是為什么為某個應(yīng)用選擇最佳存儲器的問題，常常由于微控制器的選擇變得復(fù)雜起來，以及為什么改變存儲器的規(guī)模也將導(dǎo)致改變微控制器的選擇的原因。

如果微控制器既利用內(nèi)部存儲器也利用外部存儲器，則內(nèi)部存儲器通常被用來存儲不常改變的代碼，而外部存儲器用于存儲更新比較頻繁的代碼和數(shù)據(jù)。設(shè)計工程師也需要考慮存儲器是否將被在線重新編程或用新的可編程器件替代。對于需要重編程功能的應(yīng)用，人們通常選用帶有內(nèi)部閃存的微控制器，但帶有內(nèi)部OTP或ROM和外部閃存或EEPROM的微控制器也滿足這個要求。為降低成本，外部閃存可用來存儲代碼和數(shù)據(jù)，但在存儲數(shù)據(jù)時必須小心避免意外修改代碼。

在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中，人們利用閃存存儲程序以便在線升級固件。代碼穩(wěn)定的較老的應(yīng)用系統(tǒng)仍可以使用ROM和OTP存儲器，但由于閃存的通用性，越來越多的應(yīng)用系統(tǒng)正轉(zhuǎn)向閃存。表1給出了程序存儲器類型的參數(shù)比較。

5．?dāng)?shù)據(jù)存儲器

與程序存儲器類似，數(shù)據(jù)存儲器可以位于微控制器內(nèi)部，或者是外部器件，但這兩種情況存在一些差別。有時微控制器內(nèi)部包含SRAM(易失性)和EEPROM(非易失)兩種數(shù)據(jù)存儲器，但有時不包含內(nèi)部EEPROM，在這種情況下，當(dāng)需要存儲大量數(shù)據(jù)時，設(shè)計工程師可以選擇外部的串行EEPROM或串行閃存器件。當(dāng)然，也可以使用并行EEPROM或閃存，但通常它們只被用作程序存儲器。

當(dāng)需要外部高速數(shù)據(jù)存儲器時，通常選擇并行SRAM并使用外部串行EEPROM器件來滿足對非易失性存儲器的要求。一些設(shè)計還將閃存器件用作程序存儲器，但保留一個扇區(qū)作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這種方法可以降低成本、空間并提供非易失性數(shù)據(jù)存儲器。

針對非易失性存儲器要求，串行EEPROM器件支持I2C、SPI或微線(Microwire)通訊總線，而串行閃存通常使用SPI總線。由于寫入速度很快且?guī)в蠭2C和SPI串行接口，F(xiàn)RAM在一些系統(tǒng)中得到應(yīng)用。表2比較了各類數(shù)據(jù)存儲器的優(yōu)缺點。

6．易失性和非易失性存儲器

存儲器可分成易失性存儲器或者非易失性存儲器，前者在斷電后將丟失數(shù)據(jù)，而后者在斷電后仍可保持?jǐn)?shù)據(jù)。設(shè)計工程師有時將易失性存儲器與后備電池一起使用，使其表現(xiàn)猶如非易失性器件，但這可能比簡單地使用非易失性存儲器更加昂貴。然而，對要求存儲器容量非常大的系統(tǒng)而言，帶有后備電池的DRAM可能是滿足設(shè)計要求且性價比很高的一種方法。

在有連續(xù)能量供給的系統(tǒng)中，易失性或非易失性存儲器都可以使用，但必須基于斷電的可能性做出最終決策。如果存儲器中的信息可以在電力恢復(fù)時從另一個信源中恢復(fù)出來，則可以使用易失性存儲器。

選擇易失性存儲器與電池一起使用的另一個原因是速度。盡管非易失存儲器件可以在斷電時保持?jǐn)?shù)據(jù)，但寫入數(shù)據(jù)(一個字節(jié)、頁或扇區(qū))的時
間較長。

7．串行存儲器和并行存儲器

在定義了應(yīng)用系統(tǒng)之后，微控制器的選擇是決定選擇串行或并行存儲器的一個因素。對于較大的應(yīng)用系統(tǒng)，微控制器通常沒有足夠大的內(nèi)部存儲器，這時必須使用外部存儲器，因為外部尋址總線通常是并行的，外部的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器也將是并行的。