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C8051F的超大容量Flash存儲器擴展
摘要: 摘要:NAND結構Flash數據存儲器件是超大容量數據存儲的理想選擇,當前被廣泛應用于U盤、MP3和數碼相機的數據存儲。本文對該類型Flash的基本操作進行研究并對實際應用系統給予驗證,揭示了NAND結構Flash的操作規律。引
Abstract:
Key words :

摘要:NAND結構Flash數據存儲器件是超大容量數據存儲的理想選擇,當前被廣泛應用于U盤、MP3和數碼相機的數據存儲。本文對該類型Flash的基本操作進行研究并對實際應用系統給予驗證,揭示了NAND結構Flash的操作規律。

引 言

  大容量數據存儲是單片機應用系統的瓶頸,受到容量、功耗、尋址方式的約束。突破容量限制,可以很大程度上擴展和提高應用系統的總體功能。Sumsung公司的NAND結構Flash存儲器件是一款性價比很高的超大容量數據存儲器件,在MP3、U盤、數碼相機和PDA中有廣泛的應用,且市場占有份額逐年加大。用該器件作為各種單片機尤其是嵌入式系統的數據存儲器,可以完美地解決容量限制,實現靈活操作,勢必成為數據存儲的主流方向。

1 器件介紹

  NAND結構Flash是Sumsung公司隆重推出并著力開發的新一代數據存儲器件,電源電壓1.7~3.6V,體積小,功耗低,容量最大可達1GB,按頁進行讀寫,按塊擦除,通過I/O口分時復用作為命令/地址/數據。本次應用開發的是NAND結構16MB的K9F2808UOB,其它大容量的器件只比該型號送出的地址多了幾字節,操作指令和時序相同。具體結構說明如圖1所示。

  由圖1可知,該器件由1K個塊(block)組成,每個塊有32頁,每頁有528字節,這528字節分成A、B、C三個區。對每一頁的尋址需要通過I/O口送出三個地址,第二、三行地址(A9~A23)指明尋址到某一頁,第一列地址指明尋址到頁的指定區中某一字節。對頁的分區命令如表1所列。

表1 起始指針位置與區域關系對照表

 

命  令 指針位置/字節 區    域
00H 0~255 陣列第一伴(A)
01H 256~511 陣列第二半(B)
50H 512~527 剩余陣列(C)

 

  由表1可以看出,00H、01H、50H只是選區指針。選定區的內部尋址是由第一個列地址完成的,A0~A7可以最大尋址256字節。

2 應用舉例

  在開發便攜式心電信號采集監視儀中,K9F2808被用做心電采樣數據存儲器。MCU采用美國Cygnal公司的SoC增強型單片機C8051F020,內部RAM共有4352字節,I/O支持雙向操作等。Flash的命令引腳要接到端口1上去,端口3是命令/地址/數據的復用形式。顯然這里的數據是并行的,因此操作速度很快,達到了讀頁 1.2ns,寫頁200μs。圖2給出了芯片的接口電路圖。由于篇幅所限,圖3只給出寫頁的命令時序,并對相關的指令代碼做簡要說明。

  在寫頁之前,MCU的RAM中就應該存有采樣來的528字節的數據。寫操作時,先指出寫開始地址。這由選區命令和第一個列地址來共同指定,以后在寫頁時就可以忽略不寫。此處為了最大限度存儲數據,開始地址定為A區的00H。為了指定這個地址,必須在送出命令80H之前送出選區命令00H,同時地址A0~A7置為0。緊跟在80H之后送出三個地址,第一個列地址已經是00H,第二、三頁地址只要指定A9~A23就可以了。隨后連續送出528個數據字節,為了把數據從Flash的數據寄存器寫入對應存儲單元,接下來再寫入命令10H。經過約500μs的物理寫入,就可以進行狀態查詢了。寫入命令字70H后,從Flash的I/O0位就可以讀出操作結果標志。在執行主代碼之前,需要對單片機進行初始化和定義操作子函數。詳細的寫入程序清單請參看本刊網站www.dpj.com.cn。


3 小 結

  以上操作代碼成功實現了對Sumsung公司NAND結構Flash的頁寫入,其它基本操作只要在寫頁的基礎上進行修改即可。在使用該器件時要注意:①所選單片機最好是高速的,內部RAM要大,端口支持實時雙向輸入輸出;②由于該Flash的操作時序是ns級,所以在調試時要注意指令的安排順序和有選擇地加入空操作指令,以滿足其精確的時序要求;③對于實施信號檢測采樣的各種工業應用,本文的大容量Flash可圓滿實現各種基本操作。

 

 

 

 

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