關鍵詞 NAND Flash 數據存儲 C8051F
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。
圖1 存儲器結構示意圖
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,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
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個列地址完成的,A0～A7可以尋址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。
圖2 接口電路
圖3 寫操作時序
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,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。
參考文獻
1 Samsung Electronics Datasheet. Samsung——K9F2808 q(u)ob
2 馬忠梅. 單片機的C語言應用程序設計. 北京：北京航空航天大學出版社, 2002
3 潘琢金. C8051FXXX高速SoC單片機原理及應用. 北京：北京航空航天大學出版社, 2002
趙文彬 碩士研究生,研究方向為醫學信號檢測與醫學圖像處理。
向平 副教授,研究方向為醫學信號處理。