NANDFlash芯片K9F1208在uPSD3234A上的应用.doc

???NAND Flash芯片K9F1208在uPSD3234A上的应用 1 NAND FlaSh和NOR Flash ??? 闪存(Flash Memory)由于其具有非易失性、电可擦除性、可重复编程以及高密度、低功耗等特点,被广泛地应用于手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等数据存储设备中。NAND Flash和NOR Flash是目前市场上两种主要的非易失闪存芯片。与NOR Flash相比,NAND Flash在容量、功耗、使用寿命等方面的优势使其成为高数据存储密度的理想解决方案。NOR Flash的传输效率很高,但写入和擦除速度较低;而NAND Flash以容量大、写速度快、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点,在非易失性类存储设备中显现出强劲的市场竞争力。 ??? 结构：NOR Flash为并行,NAND Flash为串行。 ??? 总线：NOR Flash为分离的地址线和数据线,而NANDFlash为复用的。 ??? 尺寸：典型的NAND Flash尺寸为NOR Flash尺寸的1／8。 ??? 坏块：NAND器件中的坏块是随机分布的,需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。 ??? 位交换：NAND Flash中发生的次数要比NOR Flash多,建议使用NAND闪存时,同时使用EDC／ECC算法。 ??? 使用方法：NOR Flash是可在芯片内执行(XIP,eXecute In Place),应用程序可以直接在FIash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中;而NAND Flash则需I／O接口,因此使用时需要写入驱动程序。 ??? 通过以上的分析和比较,NAND Flash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。本设计选用Samsung公司生产的NAND Flash存储器芯片K9F1208作为存储介质,并应用在基于uPSD3234A增强型8051单片机的嵌入式系统中。 ???? ??? 2 uPSD3234A简介 ??? uPSD3234A是由意法半导体公司生产的一款基于8052内核的增强型Flash单片机,其结构如图1所示。该单片机包含1个带8032微控制器的Flash PSD、2块Flash存储器、SRAM、通用I／O口可编程逻辑、管理监控功能,并可实现USB、I2C、ADC、DAC和PWM功能。其中,片内8032微控制器,带有2个标准异步通信口、3个16位定时／计数器、1个外部中断以及JTAG ISP接口(用于在系统编程),一般应用于手持设备、家用电器等领域中。 ??? 3 K9F1208介绍 ??? K9F1208是Samsung公司生产的512 Mb(64M×8位)NAND Flash存储器。该存储器的工作电压为2.7～3.6 V,内部存储结构为528字节×32页×4 096块,页大小为528字节,块大小为(16 KB+512字节);可实现程序自动擦写、页程序、块擦除、智能的读／写和擦除操作,一次可以读／写或者擦除4页或者块的内容,内部有命令寄存器。如图2所示,该器件按功能可以划分为：存储阵列、输入／输出缓冲、命令寄存器、地址译码寄存器和控制逻辑产生。其中,命令寄存器用来确定外部设备对存储器进行操作的类型;地址译码寄存器用于保存被访问的地址并产生相应的译码选通信号。主设备通过8位I／O端口分时复用访问器件命令、地址和数据寄存器,完成对芯片内存储器的访问。 ???? ??? 4 K9F1208读／写和擦除操作的实现 ??? 对于K9F1208的操作主要有页读取和页编程操作。图3是NAND Flash的标准页读取时序图。具体的页读取操作如下：发命令阶段,在片选信号CE有效的情况下,首先命令允许信号CLE有效,此时写入信号WE有效,芯片准备好信号R／B置高,表示准备好;同时向I／O口发送读操作命令(0x00或0x01),表示是读操作。发地址阶段,此时片选有效,地址允许信号ALE有效,写入信号WE保持有效,连续发送4个地址字;K9F1208的地址寄存器接收到地址值后,R／B信号将维持“忙”一段时间,此后R／B变为准备好状态。最后是数据输出阶段,每次读有效信号置低有效时,将会输出一组数据。如此往复直到所有数据输出完毕。 ???? ??? 图4是NAND FLash的标准页编程时序图。具体的页编程操作如下：发命令阶段,向I／O口发送页编程操作第一个命令字(0x80),表示是页编程操作。发地址阶段,连续发送4个地址字,K9F1208的地址寄存器接收到地址值后,等待接收数据;当数据总线发送数据后,K9F1208连续接收数据,直到接收到页编程的第二个命令字(0x10),即结束等待接收数据的状态;R／B信号将维持“忙”一段时间,此后R／B变为准备好状态。最后总线上发出读状态命