电子工程师的网站
首 页 |  新闻资讯 | 最新产品 | 解决方案 | 技术参数
设计应用
电路图 | 技术资料 | 芯片资料 | 技术论坛
  现在位置: 首页 > 设计应用 > 嵌入式系统/ARM技术 > 详细信息
嵌入式系统/ARM技术:基于ARM9内核Processor外部NAND FLASH的控制实现
来源:   时间: 2007-10-25 8:09:30    
1 NAND FLASH

  NAND写回速度快、芯片面积小,特别是大容量使其优势明显。页是NAND中的基本存贮单元,一页一般为512 B(也有2 kB每页的large page NAND FLASH),多个页面组成块。不同存储器内的块内页面数不尽相同,通常以16页或32页比较常见。块容量计算公式比较简单,就是页面容量与块内页面数的乘积。根据FLASH Memory容量大小,不同存储器中的块、页大小可能不同,块内页面数也不同。例如:8 MB存储器,页大小常为512 B、块大小为8 kB,块内页面数为16。而2 MB的存储器的页大小为256 B、块大小为4 kB,块内页面数也是16。NAND存储器由多个块串行排列组成。实际上,NAND型的FLASHMemory可认为是顺序读取的设备,他仅用8 b的I/O端口就可以存取按页为单位的数据。NAND在读和擦写文件、特别是连续的大文件时,速度相当快。

  2 NAND FLASH与NOR FLASH比较

  NOR的特点是可在芯片内执行,这样程序应该可以直接在FLASH内存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,但
写入和读出速度较低。而NAND结构能提供极高的单元密度,并且写入和擦除的速度也很快,是高数据存储密度的最佳选择。

  这两种结构性能上的异同主要为:NOR的读速度比NAND快;NAND的写入速度比NOR快很多;NAND的擦除速度远比NOR快;NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路也更加简单;NAND的实际应用方式要比NOR复杂得多;NOR可以直接使用,并在上面直接运行代码,而NAND需要I/O接口,因此使用时需要驱动程序。

  3 NAND FLASH在系统中的控制

  在没有NAND FLASH硬件接口的环境中,通过软体控制CPU时序和硬件特殊接线方式实现仿真NANDFLASH接口,进而实现在嵌入式系统中脱离NANDFLASH专用硬件接口进行对NAND FLASH读、写、擦除等操作的实现方法。

  本方法主要工作在以下两个方面:

  软件方面:针对特殊硬件线路的软体设计和严格的CPU时序控制;

  硬件方面:硬件的线路设计,利用NOR FLASH专用硬件接口控制NAND FLASH。

  首先建立的开发平台如图1所示。

开发平台结构

  本平台使用Intel的PXA270 Processor,无内建NAND FLASH Controller,使用NOR FLASH Controller控制NAND FLASH,具体的线路连接方式如图2所示。

线路连接方式

  NAND FLASH的I/O0~I/07引脚用于对FLASH发送操作命令和收发数据,ALE用于指示FLASH当前数据为地址信息,CLE用于指示当前数据为操作命令信息,当两者都无效时,为数据信息。CE引脚用于FLASH片选。RE和WE分别为FLASH读、写控制,R/B指示FLASH命令是否已经完成。逭里选用的是CE don't care的NAND FLASH。

  NAND FLASH的读写操作以page方式进行,一次读写均为一个page,erase方式以block方式进行。这种方式,使其读写速度大大提高。

  在时序方面,以读操作为例,其时序如图3所示。

操作时序

  操作过程主要分为以下几个步骤:

  (1)发送读操作命令

  CE有效,CLE有效,WE有效,I/O0~I/O8上面数据为command代码数据。

  (2)发送地址数据(需要读取的FLASH地址)

  CE有效,ALE有效,WE有效,I/O0~I/O8上面为所需地址数据。由于地址数据较多,所以需要分几次依次发送。每次发送都需要产生WE信号以将其写入NANDFLASH芯片。

  (3)等待R/B信号,最后读出数据

  在最后一个地址数据写入FLASH之后,R/B信号即变低。等待芯片完成整个page数据读取之后,R/B信号变高。此时,CE有效,ALE,CLE均拉低,依次产生RE信号,从I/O0~I/O8读取出所需数据。

  对于写操作和擦除操作,其基本原理相同,只是信号顺序略有改变,就不再赘述。

  由于使用了CPU地址线A1,A2连接CLE,ALE引脚,对CPU低2、3位地址的读写操作就意味着对NANDFLASH进行读写命令/数据操作。如果此程序工作在OS上的application层的话,MMU已经屏蔽程序对底层硬件的直接访问,所以需要对MMU进行设定,为NANDFLASH开辟一块。Memory映像区域,这样就可以通过OS对底层的NAND FLASH进行操作。以该系统为例,使用CPU的CS1引脚控制NAND FLASH的CE信号,先将其映像为0x24000000地址,此时,对0x24000000地址读写即对NAND FLASH芯片进行数据读写,而对Ox24000002地址写数据,使CPU的A1地址引脚为高,即对NAND FLASH发送command命令,同样,对0x24000004地址写数据,即对NAND FLASH发送address数据。

在对NAND FLASH发送命令/数据之后,由于程序运行速度比FLASH芯片快很多,需要在每一次操作之后插入若干等待周期,并利用CPU的GPIO检测芯片R/B信号。直至芯片完成本次操作再进行下一步操作。

  需要注意的是,在对FLASH发送命令数据过程中的等待,没有反馈信号可以检测,只能通过反复调试确定其所需等待时间。

  在设计中采用CPU的CS1信号对NAND FLASH进行CE(片选)控制。此处不能采用CPU的GPIO进行控制,因为在嵌入式设备的ARM CPU中,CPU本身采用了指令、数据自动预读的高速缓存技术和流水线技术。因此,当程序在NOR FLASH里面直接运行的时候(目前绝大多数嵌入式系统采用的方式),在运行任何两段相连的代码中间,CPU都有可能对NOR FLASH进行指令或数据的预读操作,从而产生大量的RE,OE信号和地址信号。 如果使用GPIO控制NAND FLASH的CE信号则无法避免这种影响。CPU的CS1信号是由CPU内部自动产生,因此在CPU预读期间,CS1信号可以有效屏蔽NANDFLASH芯片。并且,由于NAND FLASH芯片支持CEdon't care模式,在CE无效的情况下,芯片本身的工作状态并不会被干扰,由此保证了NOR FLASH和NANDFLASH在同一CPU界面中互不干扰的稳定运行。对于CS1信号的宽度等参数,也需要在实验中进行调节,才能保证整个系统快速稳定的运行。

  4 NAND FLASH在系统中的读写速度

  经过测试在该系统平台中,OS为Palm OS 5.4;CPU使用PXA270 312 MHz;SDRAM使用Samsung的16data width HYB25L256160AF-7.5@104 MHz;NANDFLASH选用Samsung 128 MB 8 b I/O NAND LASHK9F1G08U0A达到在文件系统下面的读/写的速度为3 MB/s,擦除的速度为65 MB/s,在手持式设备中运用性能已经够了。

相关信息
发表评论
打印本页 关闭本页
一种采用模糊逻辑控制的数字温控系统
  摘 要:本文介绍了一种采用模糊逻辑控制和多点温度设定的新型数字温控系统。该系统硬件主要由单片机、热电阻和A/D转换芯片等构成,其特点是通过软件编程实现模糊逻辑控制和多点式线性逼近的方法,使得升温过程更加均匀、精确,升温曲线更接近线性。关键词:数字温控系统;模糊逻辑控制;线性逼近引言温度控制对于很多实验或生产过程有着十分重要的作用。本文所介绍的系统是...
>>详细内容
利用80C196KB片上A/D转换实现的高精度数据采集系统
  摘 要:本文介绍了利用80C196KB片上集成的A/D模块完成了高精度的数据采集系统。系统硬件上考虑了输入模拟信号的接口电路,软件上采用了四字节的浮点运算,并对非标准的参考电压进行了修正,最后通过实验对结果的精度进行了进一步的提高。系统最终对直流电压信号测量的相对误差在0.5%以内,绝对误差不超过0.02V。关键词:80C196KB;A/D转换;浮点运算;电压测量前言80C196KB...
>>详细内容
与便携式产品发展并驾齐驱
  功率元件小型化的竞赛在上个世纪九十年代初便开始了。那时,人们对索尼公司的随身听这类手持式消费类产品的需求急速上升,为了满足人们的需要以及改善产品性能,元器件制造商努力把器件做得更容易装配,同时尽量减少功率封装的尺寸。例如,摩托罗拉公司推出的被称作D-Pak的第一个表面贴装的功率封装,尺寸要比TO-220封装小很多,但是电气性能并不亚于TO-220封装。此外,由于缩短了用成型...
>>详细内容
集中式智能电表的抗干扰设计
  智能电表要求长年连续地挂网运行,如果不采取有效的抗干扰措施,当遭遇到较强的干扰信号时,其性能的可靠性与运行的安全性均会降低,为此我们总结了以下抗干扰方面的措施。硬件抗干扰设计电量信号的采集和输出部分采用光电耦合器,光电耦合器的一次侧和二次侧是电绝缘的,因此对地电位差干扰有很强的抑制能力,同时也具有很强的抑制电磁干扰的能力。电源在向系统提供电能的同时...
>>详细内容
基于DDS的MPT变压器动态参数测试系统
  摘 要:本文介绍了一种利用DDS(直接数字频率合成技术)完成扫频测量的MPT变压器动态参数自动测试系统,给出了该系统的实现思路和软硬件结构。关键词:DDS;AD9850;扫频;自动测试引言为了提高液晶显示器的显示亮度,液晶显示器都配有一个背光板。MPT变压器是一种新型的用于背光板产生负高压的陶瓷变压器,其原理是利用陶瓷的固有频率谐振后产生高压信号。为了保证MPT变压器...
>>详细内容
基于DSP和电压反馈的机器人多轴运动控制器设计
  摘 要:本文对一种适合于机器人控制的多轴控制器的总体结构和相关知识进行了介绍,并给出了控制器的详细设计方案和工作流程。该控制器选用DSP为主处理器,采用电压反馈的形式,可应用于其它类似的控制机构中。关键词:DSP;机器人;控制器;CAN总线引言对于机器人控制技术,实时性和稳定性是研究的重点。现阶段,机器人控制的主要方法是在离线状态下对步态进行规划,并在主...
>>详细内容
已有(
)位对此新闻感兴趣的网发发表了看法 >>更多评论
内 容:
     
 
热点新闻
一周排行
关于我们 | 服务项目 | 付款方式 | 广告服务 | 联系我们 | 友情链接 | 投诉 建议 合作 | 网站地图 | 加入收藏
Copyright © 2007-2008 WEEQOO.COM Corp.All Rights Reserved. 版权所有 经营许可证编号:浙B2-20050339 法律声明
维库电子旗下网站:维库电子市场网 | ChinaICMart | 维库电子开发网 | 维库电子人才网
总部:杭州市下城区朝晖路182号国都发展大厦1号楼80A
电话:0571-85889139-8007 QQ:303939539 | MSN:zh1226@hotmail.com |  邮箱:laz8258@163.com dzsc51@163.com