闪速存储器芯片K9F6408系列的典型应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
作者Email: cat_yuan@163.com 摘要:K9F6408系列是8M%26;#215;8bit的NAND型闪速存储器。它以其快速读写循环,数据硬件保护,可擦除,I/O口命令/地址/数据线复用和接口便利等特点,正成为大型数据如语音、数字图像、文件等系统数据的载体。本文给出了K9F640800A与单片机P87C52的硬件连接电路及闪速存储器操作的软件应用程序。 关键词:flash 存储器;扇区;操作;应用程序 1、概述 存储器是计算机外围产品的重要组成部分,在经历了ROM, PROM和 EPROM和 如今已到了闪速存储器(Flash Memory)的时代。Flash存储器以其低成本,高可靠性的读写,非易失性,可擦写性和操作简便而成为一系列程序代码(应用软件)和数据(用户文件)存储的理想媒体,从而受到到嵌入式系统开发者的欢迎。 Flash存储器的应用范围极广,从现代计算机优盘到嵌入式系统中取代 的地位,可谓占尽风流。正因为Flash的应用广泛,了解和掌握Flash的相关操作和管理技术就极为重要。大致说来Flash操作包括:检错(对Flash内部坏扇区的检测)、写操作(写入数据)、读操作(从Flash中读出数据)、空间管理和擦除操作。在系统中我们选用AT87C52单片机,它有24个I/O口,其中8个作为有特殊功能的I/O口,因此只剩16个I/O口可供一般的输入/输出使用。我们选用K9F640800A闪存的主要原因是它能节约I/O口,即它的地址线和数据线可复用。而其他许多闪存的地址线和数据线是分开使用的。因此,本文以SAMSUNG公司的K9F640800A为例,介绍Flash的操作技术。 2、K9F640800A芯片的性能特点: %26;#183;供电电压:2.7v~3.6v %26;#183;该芯片容量为66Mbits,由1024块组成,每块又由16页组成,一页共有(512+16)%26;#215;8bit。使用64Mbits,另外还有2Mbits的闲置储存空间。 %26;#183;写和读以页为单位,而擦除以块为单位。读、写和擦除操作均通过命令完成,非常方便。(参见图3) %26;#183;此芯片可擦写1百万次,掉电数据不丢失,数据可保存十年。 %26;#183;有8位串行口,且可复用,既可作为地址和数据的输入/输出引脚,又可作命令的输入引脚,根据时序采用分时循环。(见时序图5) %26;#183;写入每页的时间为200us,平均每写一个字节约400ns,即约20Mb/s。 %26;#183;该flash的每一个扇区又分为三个区(256字节,256字节和16字节),如果需要对这三个区独立操作,则通过00h,01h和50h命令分别选中。(参见图3) %26;#183;快速的读写循环和数据硬件保护。 引脚分布、功能及操作命令如图1所示: 3、P87C52与K9F6408U0A的应用电路 我们设计了一个系统,所需实现的功能是,由P87C52单片机将接收到的GPS芯片发送的数据,按一定的格式处理后,存储到Flash芯片上。当上位机发出读命令时,P87C52再从flash中取出数据,发给上位机。在此,我们给出了K9F6408U0A的flash芯片与P87C52单片机连接图(图2)。 4、K9F6408U0A的软件编程 K9F6408U0A的软件编程是采用C语言中嵌入汇编来完成。主要包括:flash扇区检错,读,写,擦除和管理flash空间。 1)检错:刚出厂的Flash中可能存在坏扇区,用久的Flash好扇区也可能变坏。为了保证读写数据的可靠性,必须对Flash扇区进行检测。Flash扇区的好坏标志存在于第3区中的第6 Column, 若扇区已坏,则标志位数据不是FFH。设置一错误扇区的表,扫描检错flash,将坏扇区的号依次填入表中,将此表保存于flash存储器中的第一个块中(因为SAMSUNG确保第一个块能正确使用)。流程图(图四): 2)读flash:Flash 分三个区,命令0X00,0X01和0X50可分别读取第一,二,三区中的数据。 过程为:选中Flash,通过I/O口写入读命令字,写入所读数据地址,置读信号有效(下跳沿有效)。 (读写)时序图如下: 具体程序如下: void FlashRead() { unsigned char d; Flash_CE=0; file://片选 WriteCommand(0x00); file://写读的命令 WriteAddress(0x00,0); file://写读的地址 for(d=0;d!=2;d++) file://一次读两页 { uint k=528; file://每个扇区有528个字节 while(!Flash_RB)//当读信号无效时,等待 { } while(k) file://当k不为0时,就继读;否则就停止读 { Flash_RD=0; file://准备好读入 #pragma asm file://嵌入汇编,插入2个机器周期 NOP NOP #pragma endasm//结束汇编 ACC=P0; file://把P0口读出的值存入ACC寄存器 #pragma asm//嵌入汇编,插入2个机器周期 NOP NOP #pragma endasm//结束汇编 Flash_RD=1; file://不再读入 SendData(); file://串口发送数据 k--; } } Flash_CE=1; file://不再片选 } 3)写flash:和读操作不一样的是,写操作有两个命令字:0X80和0X10,写入0X80后,表示将向寄存器中写入数据,如果再键入0X10则Flash中的控制器将寄存器的数据存储到数据存储器中。写操作时,将欲写入数据的地址与错误扇区表相对照,看是否在表中。如果在表中,则将页指针地址加十六(即换到下一个Block中),再对照,循环操作直到找到不在表中的地址。以此保证所写的地址都是有效地址。具体过程:选中Flash,通过I/O口写入写命令字,写入所要编程数据地址,置写信号有效。(写时序见图五 *unsignedchar AssertBlock(unsigned char a)// 与记录坏块的表相对照的子程序 { unsigned char i=0; while (i!=invalidblockbound+1)// invalidblockbound是无效块的总数 { while(a!=*InvalidBlockAddress++)//当未遍历到最后一个无效块时,就继续核对 { i++; } } if(i!=invalidblockbound+2) return 1;//无效的块 else return 0;//有效的块 } void Write(void)//写操作 { unsigned char h; if(first)//当开始对一页进行写操作时,first=1,否则为0 { Flash_CE=0; file://片选 WriteCommand(0x80); file://写命令0x80 *uchar AssertBlock(startpage/16) file://与记录坏块的表相对照 WriteAddress(0x00,startpage); file://写地址 first=0; } for(h=0;h!=16;h++) WriteData(output[h]); file://写入寄存器处理好的GPS数据 if(FlagWrite)//当寄存器中数据满528字节(1页)时,FlagWrite=1,否则为0 { WriteCommand(0x10);//将数据写入flash while(!Flash_RB) file://等待读信号有效 { } WriteCommand(0x70); file://读状态量 Delay10us(); Flash_RD=0; file://准备好读入 #pragma asm//嵌入汇编,插入两个机器周期 nop nop #pragma endasm//结束汇编 ACC=P0; ACC=ACC%26;amp;0x01; Flash_RD=1; if(ACC!=0) file://若最后一位不为零 { *(InvalidBlockAddress+j)=startpage/16; file://存储无效块空间的首地址 startpage=startpage+16; file://读下一个块的第一个扇区看是否是有效的扇区 } Flash_CE=1; file://结束片选 startpage++; file://写下一页 first=1; } } 4)擦除:以块为单位进行擦除。前后有两条擦除命令以保证不会被意外擦除。 void FlashErase(uint a) { unsigned int blockcount; Flash_CE=0;//片选 for(blockcount=0;blockcount!=a;blockcount++)//寻找被擦除的块 { WriteCommand(0x60);//块擦除预命令 WriteAddresspage(16*blockcount); WriteCommand(0xD0);//块擦除确认命令 while(Flash_RB!=1) { } WriteCommand(0x70);//读擦除状态命令 Delay10us(); Flash_RD=0; #pragma asm//嵌入汇编,插入3个机器周期 nop nop nop #pragma endasm//结束汇编 ACC=P0; #pragma asm//嵌入汇编,插入1个机器周期 nop #pragma endasm//结束汇编 Flash_RD=1; ACC=ACC%26;amp;0x01; if(ACC!=0)//擦除失败 { *InvalidBlockAddress=blockcount;//记录坏的块 InvalidBlockAddress++; j++; } } Flash_CE=1;//不再片选 } 5)flash管理:主要包括记录无效的块,flash空间检测以及空间的整理。(在此以flash整理流程图为例) (1)开始flash整理程序;(2)扫描整个物理空间,取得已使用的扇区数N;(3)从第i个已使用的扇区读起,初始化i=1;(4)看扇区的地址是否连续;(5)如果连续就读下一个扇区,如果读到最后一个已使用的扇区就结束;(6)如果不是最后一个已使用的扇区,就跳到步骤(3);(7)如果物理扇区不连续,则取得此扇区所在块k的地址指针;(8)扫描到空闲块j并取得其地址指针;(9)将k中所有的已写扇区移至j中,擦除块k;(10)擦除有效吗(11)若无效则将此块记为无效块,并进行(12)步;(12)若有效则判断读到最后一个扇区了吗?(13)若没有跳至步骤(3);(14)若是最后一个已写扇区,则结束整理程序。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/memory/200703/9475.html
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